Med den økende bruken av litiumion-batterier i droner, elektriske kjøretøy (EV) og lagring av solenergi, bruker batteriprodusenter også moderne teknologi og kjemisk sammensetning for å presse grensene for batteritesting og produksjonsevne.

I dag bestemmes ytelsen og levetiden til hvert batteri, uavhengig av størrelse, i produksjonsprosessen, og testutstyret er designet for et spesifikt batteri. Men fordi markedet for litiumionbatterier dekker alle former og kapasiteter, er det vanskelig å lage en enkelt, integrert tester som kan håndtere ulike kapasiteter, strømmer og fysiske former med nødvendig nøyaktighet og presisjon.

I lys av den stadig mer diversifiserte etterspørselen etter litium-ion-batterier, trenger vi raskt høyytelses og fleksible testløsninger for å maksimere avveiningen mellom fordeler og ulemper og oppnå kostnadseffektivitet.

Litium-ion-batterier er komplekse og mangfoldige

I dag har litium-ion-batterier en rekke størrelser, spenninger og bruksområder, men denne teknologien ble ikke realisert da den først ble lansert på markedet. Litium-ion-batterier ble opprinnelig designet for relativt små enheter, for eksempel bærbare datamaskiner, mobiltelefoner og andre bærbare elektroniske enheter. Nå er dimensjonene deres mye større, for eksempel elbiler og lagring av solcellebatterier. Dette betyr at en større serieparallell batteripakke har høyere spenning og større kapasitet, og det fysiske volumet er også større. For eksempel kan batteripakkene til enkelte elektriske kjøretøy konfigureres med opptil 100 i serie og mer enn 50 i parallell.

Stablede batterier er ikke noe nytt. En typisk oppladbar litiumion-batteripakke i en vanlig bærbar datamaskin består av flere batterier i serie, men på grunn av det større volumet på batteripakken blir testen mer komplisert og kan påvirke den generelle ytelsen. For at ytelsen til hele batteripakken skal nå det optimale nivået, må hvert batteri være nesten identisk med nabobatteriet. Batterier vil påvirke hverandre, så hvis et batteri i en serie har lav kapasitet, vil de andre batteriene i batteripakken være under optimal tilstand, fordi kapasiteten deres vil bli redusert av batteriovervåkings- og rebalanseringssystemet for å matche den laveste ytelsen Batteri. Som det sies, en rottebajs ødelegger en gryte med grøt.

Lade-utladingssyklusen illustrerer videre hvordan et enkelt batteri kan redusere ytelsen til hele batteripakken. Batteriet med den laveste kapasiteten i batteripakken vil redusere ladetilstanden ved den raskeste hastigheten, noe som resulterer i et usikkert spenningsnivå og gjør at hele batteripakken ikke lenger utlades. Når batteripakken er ladet, vil batteriet med den laveste kapasiteten bli fulladet først, og de resterende batteriene vil ikke bli ladet videre. I elektriske kjøretøy vil dette resultere i en reduksjon i den effektive totale tilgjengelige batteripakkens kapasitet, og dermed redusere kjøretøyets rekkevidde. I tillegg vil nedbrytningen av batterier med lav kapasitet akselerere fordi de når en for høy spenning ved slutten av lading og utlading før sikkerhetstiltakene trer i kraft.

Uavhengig av terminalenhet, jo flere batterier i batteripakken er stablet i serie og parallelt, jo mer alvorlig er problemet. Den åpenbare løsningen er å sørge for at hvert batteri er laget nøyaktig det samme, og å kombinere de samme batteriene i samme batteripakke. Men på grunn av den iboende produksjonsprosessens differensiering av batteriimpedans og kapasitet, har testing blitt kritisk – ikke bare for å utelukke defekte deler, men også for å skille hvilke batterier som er like og hvilke batteripakker som skal settes i. I tillegg kan lading og utladningskurven til batteriet under produksjonsprosessen har stor innflytelse på dets egenskaper og er i konstant endring.

Hvorfor gir moderne litium-ion-batterier nye testutfordringer?

Batteritesting er ikke noe nytt, men siden lanseringen har litium-ion-batterier lagt nytt press på nøyaktigheten, gjennomstrømningen og kretskorttettheten til testutstyr.

Litium-ion-batterier er unike fordi de har ekstremt tett energilagringskapasitet. Hvis de lades og utlades på feil måte, kan de forårsake brann og eksplosjoner. I produksjons- og testprosessen krever denne energilagringsteknologien svært høy nøyaktighet, og mange nye applikasjoner forsterker dette kravet ytterligere. Når det gjelder form, størrelse, kapasitet og kjemisk sammensetning er typene litium-ion-batterier mer omfattende. Tvert imot vil de også påvirke testutstyret, fordi de må sikre at de riktige lade- og utladningskurvene følges nøyaktig for å oppnå maksimal lagringskapasitet og pålitelighet. Og kvalitet.

Siden det ikke finnes én størrelse som passer for alle batterier, vil valg av egnet testutstyr og forskjellige produsenter for forskjellige litium-ion-batterier øke testkostnaden. I tillegg betyr kontinuerlig industriell innovasjon at den stadig skiftende lade-utladningskurven optimaliseres ytterligere, noe som gjør batteritesteren til et viktig utviklingsverktøy for ny batteriteknologi. Uavhengig av de kjemiske og mekaniske egenskapene til litium-ion-batterier, finnes det utallige lade- og utladingsmetoder i deres produksjonsprosess, noe som gjør at batteriprodusenter legger press på batteritestere for å kreve at de har unike testfunksjoner.

Nøyaktighet er åpenbart en nødvendig evne. Det betyr ikke bare muligheten til å holde høy strømkontrollnøyaktighet på et svært lavt nivå, men inkluderer også muligheten til å bytte veldig raskt mellom lade- og utladingsmodus og mellom forskjellige strømnivåer. Disse kravene er ikke bare drevet av behovet for å masseprodusere litium-ion-batterier med konsistente egenskaper og kvalitet. Batteriprodusenter håper også å bruke testprosedyrer og utstyr som innovative verktøy for å skape et konkurransefortrinn i markedet, for eksempel å modifisere lading. Algoritme for å øke kapasiteten.

Selv om det kreves en rekke tester for ulike typer batterier, er dagens testere optimalisert for spesifikke batteristørrelser. For eksempel, hvis du tester et stort batteri, trenger du en større strøm, noe som betyr større induktans og tykkere ledninger og andre egenskaper. Så det er mange aspekter involvert når du lager en tester som kan håndtere høye strømmer. Mange fabrikker produserer imidlertid ikke bare én type batteri. De kan produsere et komplett sett med store batterier for en kunde mens de oppfyller alle testkravene for disse batteriene, eller de kan produsere et sett med mindre batterier med mindre strøm for en smarttelefonkunde. .

Dette er grunnen til de økende kostnadene ved testing – batteritesteren er optimalisert for strøm. Testere som kan håndtere høyere strømmer er vanligvis større og dyrere fordi de ikke bare krever større silisiumskiver, men også magnetiske komponenter og ledninger for å møte elektromigreringsregler og minimere parasittiske spenningsfall i systemet. Fabrikken må til enhver tid forberede en rekke testutstyr for å møte produksjon og inspeksjon av ulike typer batterier. På grunn av de forskjellige batteritypene som produseres av fabrikken til forskjellige tider, kan noen testere være inkompatible med disse spesifikke batteriene og kan stå ubrukte, noe som øker kostnadene ytterligere fordi testeren er en stor investering.

Enten det er for vanlige og fremvoksende fabrikker for masseproduksjon av vanlige litiumion-batterier, eller batteriprodusenter som ønsker å bruke testprosessen til å innovere og lage nye batteriprodukter, må de bruke fleksibelt testutstyr for å tilpasse seg et bredere spekter av batterier. Kapasitet og fysisk størrelse, og dermed redusere kapitalinvesteringer, og forbedre avkastningen på investeringen av testutstyr.

Når du prøver å optimalisere en enkelt integrasjonstestløsning, er det mange motstridende krav. Det finnes ingen universalmiddel for alle typer testløsninger for litiumionbatterier, men Texas Instruments (TI) har foreslått et referansedesign som minimerer avveiningen mellom kostnadseffektivitet og nøyaktighet.

Høypresisjonstestløsning, egnet for høystrømsapplikasjoner

Unike krav til batteritestscenarioer vil alltid eksistere, og det trenger en like unik løsning tilsvarende. Men for mange typer litiumbatterier, enten det er et lite smarttelefonbatteri eller en stor batteripakke for et elektrisk kjøretøy, kan det finnes et kostnadseffektivt testutstyr.

For å oppnå den nøyaktige, fullskala lade- og utladningsstrømkontrollnøyaktigheten som kreves av mange litium-ion-batterier på markedet, bruker Texas Instruments sin modulære batteritesterreferansedesign for 50-A, 100-A og 200-A-applikasjoner 50-A Og kombinasjonen av 100-A batteritestdesign for å lage en modulær versjon som kan nå det maksimale lade- og utladingsnivået på 200-A. Blokkskjemaet for denne løsningen er vist i figur 2.

For eksempel bruker TI en kontrollsløyfe for konstant strøm og konstant spenning for batteritesterens referansedesign for høystrømsapplikasjoner, som støtter opptil 50A lade- og utladningshastighet. Denne referansedesignen bruker LM5170-Q1 flerfase toveis strømkontroller og INA188 instrumenteringsforsterker for å nøyaktig regulere strømmen som strømmer inn eller ut av batteriet. INA188 implementerer og overvåker konstantstrømkontrollsløyfen, og siden strømmen kan flyte i begge retninger, kan SN74LV4053A-multiplekseren justere inngangen til INA188 tilsvarende.

Denne spesielle løsningen skaper en modifiserbar plattform for applikasjoner som krever høyere strøm eller flerfase ved å kombinere flere viktige TI-teknologier, som demonstrerer muligheten for å bygge en kostnadseffektiv testløsning. Denne fleksible og fremtidsrettede løsningen møter ikke bare dagens behov, men spår også den fremtidige veksttrenden for bilbatterier, som snart vil øke etterspørselen etter testerens nåværende kapasitet til å overstige 50A.

Maksimering av investeringsmaksimering av litium-ion batteri testutstyr

Den modulære batteritesterens referansedesign til Texas Instruments løser høypresisjons-, høystrøm- og fleksibilitetsproblemene til testutstyr for litiumionbatterier. Denne referansedesignen dekker en rekke tilgjengelige batteriformer, størrelser og kapasiteter, og kan takle nye bruksområder, for eksempel store batteripakker i elektriske kjøretøy og solenergianlegg, og små batterier som vanligvis finnes i forbrukerelektronikk som smarttelefoner .

Referansedesignet for testing av litium-ion-batterier gjør at du kan investere i batteritestutstyr med lav strømstyrke og bruke det parallelt, noe som eliminerer behovet for dyre investeringer i flere arkitekturer med forskjellige strømnivåer. Evnen til å bruke testutstyr i en rekke aktuelle områder kan optimalisere investeringen i batteritestutstyr i størst grad, redusere totalkostnaden og gi fleksibilitet til å tilpasse seg de skiftende behovene til testing av litiumionbatterier.
与 此 原文 有关 的 更多 信息 要 查看 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应 原文