С ростом применения литий-ионных аккумуляторов в дронах, электромобилях (EV) и накопителях солнечной энергии производители аккумуляторов также используют современные технологии и химический состав, чтобы расширить возможности тестирования и производства аккумуляторов.

В настоящее время характеристики и срок службы каждой батареи, независимо от размера, определяются в процессе производства, а испытательное оборудование предназначено для конкретной батареи. Однако, поскольку рынок литий-ионных аккумуляторов охватывает все формы и емкости, сложно создать единый интегрированный тестер, который мог бы работать с различными емкостями, токами и физическими формами с необходимой точностью и точностью.

В связи с постоянно растущим спросом на литий-ионные аккумуляторы нам срочно нужны высокопроизводительные и гибкие решения для тестирования, чтобы максимально эффективно сочетать плюсы и минусы и достичь рентабельности.

Литий-ионные аккумуляторы сложны и разнообразны

В настоящее время литий-ионные батареи имеют различные размеры, напряжения и области применения, но эта технология не была реализована, когда она впервые была представлена ​​на рынке. Литий-ионные батареи изначально разрабатывались для относительно небольших устройств, таких как ноутбуки, сотовые телефоны и другие портативные электронные устройства. Теперь их габариты намного больше, как у электромобилей и аккумуляторов на солнечных батареях. Это означает, что более крупный последовательно-параллельный аккумуляторный блок имеет более высокое напряжение и большую емкость, а также имеет больший физический объем. Например, аккумуляторные блоки некоторых электромобилей могут быть сконфигурированы до 100 последовательно и более 50 параллельно.

Сложенные батареи – это не новость. Типичный литий-ионный аккумулятор в обычном ноутбуке состоит из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов, но из-за большего объема аккумуляторного блока тест становится более сложным и может повлиять на общую производительность. Чтобы производительность всего аккумуляторного блока достигла оптимального уровня, каждый аккумулятор должен быть почти идентичен соседнему аккумулятору. Батареи будут влиять друг на друга, поэтому, если батарея в серии имеет низкую емкость, другие батареи в аккумуляторном блоке будут ниже оптимального состояния, потому что их емкость будет снижена системой мониторинга и балансировки батареи для соответствия самой низкой производительности. Аккумулятор. Как говорится, крысиный помет портит кашу.

Цикл зарядки-разрядки дополнительно иллюстрирует, как одна батарея может снизить производительность всего аккумуляторного блока. Аккумулятор с наименьшей емкостью в аккумуляторном блоке снизит уровень заряда на максимальной скорости, что приведет к небезопасному уровню напряжения и приведет к прекращению разряда всего аккумуляторного блока. Когда аккумуляторная батарея заряжена, сначала будет полностью заряжена батарея с наименьшей емкостью, а оставшиеся батареи не будут заряжаться дальше. В электромобилях это приведет к снижению эффективной общей доступной емкости аккумуляторной батареи, тем самым уменьшив запас хода транспортного средства. Кроме того, деградация аккумуляторов малой емкости будет ускоряться, поскольку в конце зарядки и разрядки они достигают чрезмерно высокого напряжения, прежде чем меры безопасности вступят в силу.

Независимо от оконечного устройства, чем больше батарей в аккумуляторном блоке установлено последовательно и параллельно, тем серьезнее проблема. Очевидное решение состоит в том, чтобы гарантировать, что каждая батарея сделана точно так же, и объединить те же батареи в одном и том же батарейном блоке. Однако из-за присущей производственному процессу дифференциации импеданса и емкости аккумуляторов тестирование стало критически важным – не только для исключения дефектных деталей, но и для определения того, какие аккумуляторы являются одинаковыми и какие аккумуляторы следует установить. Кривая разрядки аккумулятора в процессе производства сильно влияет на его характеристики и постоянно меняется.

Почему современные литий-ионные аккумуляторы ставят перед собой новые задачи испытаний?

В тестировании батарей нет ничего нового, но с момента своего появления литий-ионные батареи оказали новое давление на точность, пропускную способность и плотность печатных плат испытательного оборудования.

Литий-ионные батареи уникальны тем, что обладают чрезвычайно высокой емкостью хранения энергии. Если они заряжены и разряжены неправильно, они могут вызвать возгорание и взрывы. В процессе производства и тестирования эта технология аккумулирования энергии требует очень высокой точности, и многие новые приложения еще больше усугубляют это требование. По форме, размеру, емкости и химическому составу типы литий-ионных аккумуляторов более обширны. Напротив, они также повлияют на испытательное оборудование, поскольку они должны гарантировать точное соблюдение правильных кривых зарядки и разрядки для достижения максимальной емкости и надежности хранения. И качество.

Поскольку не существует единого размера, подходящего для всех батарей, выбор подходящего испытательного оборудования и разных производителей для разных литий-ионных батарей увеличит стоимость испытаний. Кроме того, постоянные промышленные инновации означают, что постоянно меняющаяся кривая заряда-разряда дополнительно оптимизируется, что делает тестер аккумуляторов важным инструментом разработки новых технологий аккумуляторов. Независимо от химических и механических свойств литий-ионных аккумуляторов, в их производственном процессе существует бесчисленное множество методов зарядки и разрядки, что заставляет производителей аккумуляторов оказывать давление на тестеры аккумуляторов, требуя от них наличия уникальных функций тестирования.

Очевидно, что точность – необходимая способность. Это не только означает возможность поддерживать высокую точность управления током на очень низком уровне, но также включает возможность очень быстро переключаться между режимами зарядки и разрядки, а также между различными уровнями тока. Эти требования обусловлены не только необходимостью массового производства литий-ионных аккумуляторов с неизменными характеристиками и качеством. Производители аккумуляторов также надеются использовать процедуры тестирования и оборудование в качестве инновационных инструментов для создания конкурентного преимущества на рынке, например, модификации зарядки. Алгоритм увеличения мощности.

Несмотря на то, что для разных типов аккумуляторов требуется множество тестов, современные тестеры оптимизированы для аккумуляторов определенного размера. Например, если вы тестируете большую батарею, вам нужен больший ток, что означает большую индуктивность, более толстые провода и другие характеристики. Таким образом, при создании тестера, способного выдерживать высокие токи, необходимо учитывать множество аспектов. Однако многие фабрики производят не только батареи одного типа. Они могут производить полный набор больших батарей для покупателя, соблюдая все требования к испытаниям этих батарей, или они могут производить набор меньших батарей с меньшим током для покупателя смартфонов. .

Это причина удорожания тестирования – тестер аккумуляторов оптимизирован для работы по току. Тестеры, которые могут работать с более высокими токами, обычно больше и дороже, потому что для них требуются не только кремниевые пластины большего размера, но и магнитные компоненты и проводка, чтобы соответствовать правилам электромиграции и минимизировать паразитные падения напряжения в системе. Завод должен в любое время подготовить различное испытательное оборудование для производства и проверки различных типов аккумуляторов. Из-за различных типов батарей, производимых на заводе в разное время, некоторые тестеры могут быть несовместимы с этими конкретными батареями и могут оставаться неиспользованными, что еще больше увеличивает стоимость, поскольку тестер требует больших вложений.

Будь то обычные и новые предприятия по массовому производству обычных литий-ионных аккумуляторов или производители аккумуляторов, которые хотят использовать процесс тестирования для внедрения инноваций и создания новых аккумуляторных продуктов, им необходимо использовать гибкое испытательное оборудование, чтобы адаптироваться к более широкому диапазону батареи. Емкость и физический размер, что снижает капитальные вложения и повышает рентабельность инвестиций в испытательное оборудование.

При попытке правильно оптимизировать единое решение для интеграционного тестирования возникает множество противоречащих друг другу требований. Не существует панацеи для всех типов решений для тестирования литий-ионных батарей, но компания Texas Instruments (TI) предложила эталонный дизайн, который сводит к минимуму компромисс между экономичностью и точностью.

Решение для высокоточного тестирования, подходящее для сильноточных приложений

Требования к уникальному сценарию тестирования батареи всегда будут существовать, и соответственно потребуется не менее уникальное решение. Однако для многих типов литиевых батарей, будь то небольшая батарея для смартфона или большой аккумулятор для электромобиля, может быть экономичное испытательное оборудование.

Для достижения точной, полномасштабной точности управления током заряда и разряда, необходимой для многих литий-ионных аккумуляторов на рынке, в эталонной конструкции модульного тестера аккумуляторов Texas Instruments для приложений на 50, 100 и 200 А используются 50-A И комбинация тестового дизайна батареи 100-A для создания модульной версии, которая может достигать максимального уровня заряда и разряда 200-A. Блок-схема этого решения показана на рисунке 2.

Например, TI использует контур управления постоянным током и постоянным напряжением для эталонной конструкции тестера батарей для сильноточных приложений, который поддерживает зарядку и разрядку до 50 А. В этой эталонной конструкции используется многофазный двунаправленный регулятор тока LM5170-Q1 и инструментальный усилитель INA188 для точного регулирования тока, протекающего в батарею или из нее. INA188 реализует и контролирует контур управления постоянным током, и, поскольку ток может течь в любом направлении, мультиплексор SN74LV4053A может соответствующим образом регулировать вход INA188.

Это конкретное решение создает модифицируемую платформу для приложений, требующих более высокого тока или многофазности, путем объединения нескольких ключевых технологий TI, демонстрируя возможность создания экономичного решения для тестирования. Это гибкое и перспективное решение не только отвечает сегодняшним потребностям, но и предсказывает будущую тенденцию роста автомобильных аккумуляторов, которая в скором времени увеличит потребность в текущих возможностях тестеров до 50 А.

Максимизация инвестиций в оборудование для тестирования литий-ионных аккумуляторов

Эталонный дизайн модульного тестера аккумуляторов компании Texas Instruments решает проблемы высокоточной, сильноточной и гибкости испытательного оборудования для литий-ионных аккумуляторов. Этот эталонный дизайн охватывает различные доступные формы, размеры и емкости аккумуляторов и может справиться с новыми приложениями, такими как большие аккумуляторные блоки в электромобилях и солнечных электростанциях, а также малогабаритные аккумуляторы, обычно используемые в бытовой электронике, такой как смартфоны. .

Эталонный дизайн для тестирования литий-ионных аккумуляторов позволяет инвестировать в оборудование для тестирования аккумуляторов с более низким током и использовать его параллельно, устраняя необходимость в дорогостоящих инвестициях в несколько архитектур с разными уровнями тока. Возможность использовать испытательное оборудование в различных диапазонах тока может в максимальной степени оптимизировать вложения в испытательное оборудование батарей, снизить общие затраты и обеспечить гибкость для адаптации к меняющимся потребностям испытания литий-ионных батарей.
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