Wraz z rosnącym zastosowaniem akumulatorów litowo-jonowych w dronach, pojazdach elektrycznych (EV) i magazynowaniu energii słonecznej, producenci akumulatorów również wykorzystują nowoczesną technologię i skład chemiczny, aby przesuwać granice testowania akumulatorów i możliwości produkcyjnych.

W dzisiejszych czasach wydajność i żywotność każdego akumulatora, niezależnie od rozmiaru, są określane w procesie produkcyjnym, a sprzęt testowy jest przeznaczony do konkretnego akumulatora. Jednak ponieważ rynek akumulatorów litowo-jonowych obejmuje wszystkie kształty i pojemności, trudno jest stworzyć pojedynczy, zintegrowany tester, który może obsługiwać różne pojemności, prądy i kształty fizyczne z wymaganą dokładnością i precyzją.

W związku z coraz bardziej zróżnicowanym zapotrzebowaniem na akumulatory litowo-jonowe, pilnie potrzebujemy wysokowydajnych i elastycznych rozwiązań testowych, aby zmaksymalizować kompromis między zaletami i wadami oraz osiągnąć opłacalność.

Akumulatory litowo-jonowe są złożone i różnorodne

Obecnie akumulatory litowo-jonowe mają różne rozmiary, napięcia i zakresy zastosowań, ale ta technologia nie została zrealizowana, gdy po raz pierwszy została wprowadzona na rynek. Baterie litowo-jonowe zostały pierwotnie zaprojektowane do stosunkowo niewielkich urządzeń, takich jak komputery przenośne, telefony komórkowe i inne przenośne urządzenia elektroniczne. Teraz ich gabaryty są znacznie większe, tak jak samochody elektryczne i akumulatory słoneczne. Oznacza to, że większy pakiet akumulatorów szeregowo-równoległych ma wyższe napięcie i większą pojemność, a objętość fizyczna jest również większa. Na przykład zestawy akumulatorów niektórych pojazdów elektrycznych można skonfigurować z maksymalnie 100 szeregowo i ponad 50 równolegle.

Ułożone w stos baterie nie są niczym nowym. Typowy akumulator litowo-jonowy w zwykłym komputerze przenośnym składa się z wielu akumulatorów połączonych szeregowo, ale ze względu na większą pojemność akumulatora test staje się bardziej skomplikowany i może wpłynąć na ogólną wydajność. Aby wydajność całego zestawu akumulatorów osiągnęła optymalny poziom, każdy akumulator musi być prawie identyczny z sąsiednim akumulatorem. Baterie wpływają na siebie nawzajem, więc jeśli bateria w serii ma niską pojemność, pozostałe baterie w pakiecie baterii będą poniżej stanu optymalnego, ponieważ ich pojemność zostanie obniżona przez system monitorowania i równoważenia baterii, aby osiągnąć najniższą wydajność Bateria. Jak to się mówi, kupa szczurów psuje garnek owsianki.

Cykl ładowania-rozładowania dodatkowo ilustruje, w jaki sposób pojedyncza bateria może zmniejszyć wydajność całego zestawu akumulatorów. Akumulator o najniższej pojemności w zestawie akumulatorów zmniejszy stan naładowania przy największej prędkości, co spowoduje niebezpieczny poziom napięcia i spowoduje, że cały zestaw akumulatorów nie będzie już rozładowywany. Gdy akumulator jest naładowany, akumulator o najniższej pojemności zostanie najpierw w pełni naładowany, a pozostałe akumulatory nie będą ładowane dalej. W pojazdach elektrycznych spowoduje to zmniejszenie efektywnej całkowitej dostępnej pojemności zestawu akumulatorów, zmniejszając tym samym zasięg pojazdu. Ponadto degradacja akumulatorów o małej pojemności przyspieszy, ponieważ pod koniec ładowania i rozładowania osiągają one zbyt wysokie napięcie, zanim wejdą w życie środki bezpieczeństwa.

Niezależnie od urządzenia końcowego, im więcej akumulatorów w zestawie akumulatorów jest ułożonych szeregowo i równolegle, tym poważniejszy problem. Oczywistym rozwiązaniem jest upewnienie się, że każda bateria jest wykonana dokładnie tak samo i połączenie tych samych baterii w tym samym zestawie baterii. Jednak ze względu na nieodłączne zróżnicowanie impedancji i pojemności akumulatora w procesie produkcyjnym, testowanie stało się kluczowe – nie tylko w celu wykluczenia wadliwych części, ale także w celu rozróżnienia, które akumulatory są takie same i jakie zestawy akumulatorów należy włożyć. Ponadto ładowanie i Krzywa rozładowywania się akumulatora podczas procesu produkcyjnego ma duży wpływ na jego charakterystykę i ciągle się zmienia.

Dlaczego nowoczesne akumulatory litowo-jonowe niosą ze sobą nowe wyzwania testowe?

Testowanie akumulatorów nie jest niczym nowym, ale od czasu ich pojawienia się, akumulatory litowo-jonowe wywarły nową presję na dokładność, przepustowość i gęstość płytek drukowanych sprzętu testowego.

Akumulatory litowo-jonowe są wyjątkowe, ponieważ mają wyjątkowo gęstą zdolność magazynowania energii. Jeśli są ładowane i rozładowywane w niewłaściwy sposób, mogą powodować pożary i wybuchy. W procesie produkcji i testowania ta technologia magazynowania energii wymaga bardzo wysokiej dokładności, a wiele pojawiających się aplikacji jeszcze bardziej zaostrza ten wymóg. Pod względem kształtu, rozmiaru, pojemności i składu chemicznego typy akumulatorów litowo-jonowych są bardziej rozbudowane. Wręcz przeciwnie, wpłyną one również na sprzęt testowy, ponieważ muszą zapewnić dokładne przestrzeganie krzywych ładowania i rozładowania, aby osiągnąć maksymalną pojemność i niezawodność. I jakość.

Ponieważ nie ma jednego rozmiaru odpowiedniego dla wszystkich akumulatorów, wybór odpowiedniego sprzętu testowego i różnych producentów różnych akumulatorów litowo-jonowych zwiększy koszt testu. Ponadto ciągłe innowacje przemysłowe oznaczają, że ciągle zmieniająca się krzywa ładowania-rozładowania jest dalej optymalizowana, co czyni tester akumulatorów ważnym narzędziem rozwoju nowej technologii akumulatorów. Niezależnie od chemicznych i mechanicznych właściwości akumulatorów litowo-jonowych, w procesie produkcyjnym istnieje niezliczona ilość metod ładowania i rozładowywania, co zmusza producentów akumulatorów do wywierania presji na testerach akumulatorów, aby wymagali od nich unikalnych funkcji testowych.

Dokładność jest oczywiście niezbędną umiejętnością. Oznacza to nie tylko możliwość utrzymania wysokiej dokładności sterowania prądem na bardzo niskim poziomie, ale także możliwość bardzo szybkiego przełączania między trybami ładowania i rozładowywania oraz między różnymi poziomami prądu. Wymagania te wynikają nie tylko z potrzeby masowej produkcji akumulatorów litowo-jonowych o stałej charakterystyce i jakości. Producenci akumulatorów mają również nadzieję na wykorzystanie procedur testowych i sprzętu jako innowacyjnych narzędzi do tworzenia przewagi konkurencyjnej na rynku, takiej jak modyfikowanie ładowania. Algorytm zwiększający pojemność.

Chociaż dla różnych typów baterii wymagane są różne testy, dzisiejsze testery są zoptymalizowane pod kątem określonych rozmiarów baterii. Na przykład, jeśli testujesz duży akumulator, potrzebujesz większego prądu, co przekłada się na większą indukcyjność i grubsze przewody oraz inne cechy. Dlatego przy tworzeniu testera, który poradzi sobie z wysokimi prądami, należy wziąć pod uwagę wiele aspektów. Jednak wiele fabryk produkuje nie tylko jeden rodzaj baterii. Mogą wyprodukować kompletny zestaw dużych baterii dla klienta, spełniając jednocześnie wszystkie wymagania testowe dla tych baterii, lub mogą wyprodukować zestaw mniejszych baterii o mniejszym prądzie dla klienta smartfona. .

To jest przyczyną rosnących kosztów testowania – tester baterii jest zoptymalizowany pod kątem prądu. Testery, które radzą sobie z wyższymi prądami, są zwykle większe i droższe, ponieważ wymagają nie tylko większych płytek krzemowych, ale także komponentów magnetycznych i okablowania, aby spełnić zasady elektromigracji i zminimalizować pasożytnicze spadki napięcia w systemie. Fabryka musi w dowolnym momencie przygotować różne urządzenia testowe, aby sprostać produkcji i kontroli różnych typów akumulatorów. Ze względu na różne typy baterii produkowanych przez fabrykę w różnym czasie, niektóre testery mogą być niekompatybilne z tymi konkretnymi bateriami i mogą pozostać nieużywane, co dodatkowo zwiększa koszty, ponieważ tester jest dużą inwestycją.

Niezależnie od tego, czy są to popularne i powstające fabryki do masowej produkcji zwykłych akumulatorów litowo-jonowych, czy producenci akumulatorów, którzy chcą wykorzystać proces testowy do innowacji i tworzenia nowych produktów akumulatorowych, muszą używać elastycznego sprzętu testowego, aby dostosować się do szerszego zakresu baterie. Pojemność i rozmiar fizyczny, zmniejszając w ten sposób inwestycje kapitałowe i poprawiając zwrot z inwestycji w sprzęt testowy.

Podczas próby właściwej optymalizacji pojedynczego rozwiązania do testów integracyjnych istnieje wiele sprzecznych wymagań. Nie ma panaceum na wszystkie rodzaje rozwiązań do testowania akumulatorów litowo-jonowych, ale firma Texas Instruments (TI) zaproponowała projekt referencyjny, który minimalizuje kompromis między opłacalnością a dokładnością.

Precyzyjne rozwiązanie testowe, odpowiednie do zastosowań wysokoprądowych

Zawsze będą istniały unikalne wymagania dotyczące scenariuszy testowania baterii i odpowiednio do tego potrzebne jest równie unikalne rozwiązanie. Jednak w przypadku wielu typów baterii litowych, niezależnie od tego, czy jest to mała bateria do smartfona, czy duża bateria do pojazdu elektrycznego, może istnieć opłacalny sprzęt testowy.

W celu uzyskania precyzyjnej, pełnowymiarowej dokładności kontroli prądu ładowania i rozładowania wymaganej przez wiele akumulatorów litowo-jonowych dostępnych na rynku, modułowy tester akumulatorów firmy Texas Instruments do zastosowań 50-A, 100-A i 200-A wykorzystuje 50-A I połączenie projektu testowego akumulatora 100-A w celu stworzenia wersji modułowej, która może osiągnąć maksymalny poziom naładowania i rozładowania 200-A. Schemat blokowy tego rozwiązania pokazano na rysunku 2.

Na przykład, TI stosuje pętlę sterowania stałym prądem i stałym napięciem dla wzorcowej konstrukcji testera akumulatorów do zastosowań wysokoprądowych, która obsługuje prędkość ładowania i rozładowania do 50 A. Ta referencyjna konstrukcja wykorzystuje wielofazowy dwukierunkowy regulator prądu LM5170-Q1 i wzmacniacz oprzyrządowania INA188 do precyzyjnej regulacji prądu płynącego do lub z akumulatora. INA188 implementuje i monitoruje pętlę regulacji prądu stałego, a ponieważ prąd może płynąć w dowolnym kierunku, multiplekser SN74LV4053A może odpowiednio dostosować wejście INA188.

To konkretne rozwiązanie tworzy modyfikowalną platformę dla aplikacji wymagających wyższego prądu lub wielofazowych, łącząc kilka kluczowych technologii TI, demonstrując wykonalność zbudowania opłacalnego rozwiązania testowego. To elastyczne i przyszłościowe rozwiązanie nie tylko spełnia dzisiejsze potrzeby, ale także przewiduje przyszły trend wzrostu akumulatorów samochodowych, który wkrótce zwiększy zapotrzebowanie testera na prąd przekraczający 50A.

Maksymalizacja inwestycji w sprzęt do testowania akumulatorów litowo-jonowych

Modułowy projekt testera akumulatorów firmy Texas Instruments rozwiązuje problemy związane z wysoką precyzją, wysokim prądem i elastycznością sprzętu do testowania akumulatorów litowo-jonowych. Ten projekt referencyjny obejmuje akumulatory o różnych kształtach, rozmiarach i pojemnościach i może poradzić sobie z nowymi zastosowaniami, takimi jak duże zestawy akumulatorów w pojazdach elektrycznych i elektrowniach słonecznych oraz małe akumulatory powszechnie spotykane w elektronice użytkowej, takiej jak smartfony .

Konstrukcja referencyjna do testowania akumulatorów litowo-jonowych umożliwia inwestowanie w sprzęt do testowania akumulatorów o niższym natężeniu i używanie ich równolegle, eliminując potrzebę kosztownych inwestycji w wiele architektur o różnych poziomach natężenia. Możliwość korzystania ze sprzętu testującego w różnych zakresach prądu może w największym stopniu zoptymalizować inwestycję w sprzęt do testowania akumulatorów, obniżyć całkowity koszt i zapewnić elastyczność w dostosowywaniu się do zmieniających się potrzeb testowania akumulatorów litowo-jonowych.
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