Z vse večjo uporabo litij-ionskih baterij v dronih, električnih vozilih (EV) in skladiščenju sončne energije proizvajalci baterij uporabljajo tudi sodobno tehnologijo in kemično sestavo, da premaknejo meje testiranja baterij in proizvodnih zmogljivosti.

Dandanes se zmogljivost in življenjska doba vsake baterije, ne glede na velikost, določi v proizvodnem procesu, testna oprema pa je zasnovana za določeno baterijo. Ker pa trg litij-ionskih baterij pokriva vse oblike in zmogljivosti, je težko ustvariti en sam integriran tester, ki bi lahko z zahtevano natančnostjo in natančnostjo obvladal različne kapacitete, tokove in fizične oblike.

Glede na vedno bolj raznoliko povpraševanje po litij-ionskih baterijah nujno potrebujemo visoko zmogljive in prilagodljive testne rešitve, da bi čim bolj izkoristili kompromis med prednostmi in pomanjkljivostmi ter dosegli stroškovno učinkovitost.

Litij-ionske baterije so zapletene in raznolike

Dandanes imajo litij-ionske baterije različne velikosti, napetosti in področja uporabe, vendar ta tehnologija ni bila realizirana, ko je bila prvič dana na trg. Litij-ionske baterije so bile prvotno zasnovane za relativno majhne naprave, kot so prenosni računalniki, mobilni telefoni in druge prenosne elektronske naprave. Zdaj so njihove dimenzije veliko večje, kot so električni avtomobili in shranjevanje sončnih baterij. To pomeni, da ima večji serijsko vzporedni akumulator višjo napetost in večjo kapaciteto, večja pa je tudi fizična prostornina. Na primer, akumulatorje nekaterih električnih vozil je mogoče konfigurirati z do 100 zaporednimi in več kot 50 vzporednimi.

Zložene baterije niso nič novega. Tipična polnilna litij-ionska baterija v običajnem prenosnem računalniku je sestavljena iz več baterij v seriji, vendar zaradi večje prostornine baterije postane test bolj zapleten in lahko vpliva na splošno zmogljivost. Da bi zmogljivost celotnega akumulatorja dosegla optimalno raven, mora biti vsaka baterija skoraj enaka sosednji bateriji. Baterije bodo vplivale druga na drugo, tako da če ima baterija v seriji nizko kapaciteto, bodo druge baterije v baterijskem paketu pod optimalnim stanjem, ker bo njihova zmogljivost zmanjšana zaradi sistema za spremljanje in ponovno uravnoteženje baterije, da bo ustrezala najnižji zmogljivosti. baterija. Kot pravi pregovor, podganji iztrebek pokvari lonec kaše.

Cikel polnjenja in praznjenja nadalje ponazarja, kako lahko ena sama baterija zmanjša zmogljivost celotnega paketa baterij. Baterija z najnižjo zmogljivostjo v baterijskem paketu bo zmanjšala stanje napolnjenosti pri najhitrejši hitrosti, kar bo povzročilo nevarno napetost in povzročilo, da se celoten akumulator ne bo več izpraznil. Ko je baterija napolnjena, bo baterija z najmanjšo kapaciteto najprej popolnoma napolnjena, preostale baterije pa se ne bodo več polnile. Pri električnih vozilih bo to povzročilo zmanjšanje dejanske skupne razpoložljive kapacitete akumulatorja, s čimer se zmanjša doseg vozila. Poleg tega se bo degradacija baterij z nizko kapaciteto pospešila, ker na koncu polnjenja in praznjenja dosežejo pretirano visoko napetost, preden začnejo veljati varnostni zaščitni ukrepi.

Ne glede na terminalsko napravo je več baterij v baterijskem paketu zloženih zaporedno in vzporedno, resnejša je težava. Očitna rešitev je zagotoviti, da je vsaka baterija popolnoma enaka, in združiti iste baterije v isti baterijski paket. Vendar pa je zaradi vgrajenega proizvodnega procesa razlikovanja impedance in zmogljivosti baterije postalo testiranje ključnega pomena – ne le za izključitev pokvarjenih delov, temveč tudi za razlikovanje, katere baterije so enake in katere baterijske sklope vstaviti. Poleg tega so polnjenje in krivulja praznjenja akumulatorja med proizvodnim procesom ima velik vpliv na njegove lastnosti in se nenehno spreminja.

Zakaj sodobne litij-ionske baterije prinašajo nove testne izzive?

Preizkušanje baterij ni nič novega, toda od njegovega nastanka so litij-ionske baterije naredile nov pritisk na natančnost, prepustnost in gostoto vezja testne opreme.

Litij-ionske baterije so edinstvene, ker imajo izjemno gosto kapaciteto za shranjevanje energije. Če jih napolnite in izpraznite nepravilno, lahko povzročijo požare in eksplozije. V procesu proizvodnje in testiranja ta tehnologija shranjevanja energije zahteva zelo visoko natančnost, številne nove aplikacije pa to zahtevo še poslabšajo. Glede na obliko, velikost, zmogljivost in kemično sestavo so vrste litij-ionskih baterij bolj obsežne. Nasprotno, vplivale bodo tudi na testno opremo, saj morajo zagotoviti, da se pravilne krivulje polnjenja in praznjenja natančno upoštevajo, da se doseže največja zmogljivost in zanesljivost shranjevanja. In kakovost.

Ker ni ene velikosti, primerne za vse baterije, bo izbira ustrezne testne opreme in različnih proizvajalcev za različne litij-ionske baterije povečala stroške preskusa. Poleg tega nenehne industrijske inovacije pomenijo, da je nenehno spreminjajoča se krivulja polnjenja in praznjenja dodatno optimizirana, zaradi česar je tester baterij pomembno razvojno orodje za novo tehnologijo baterij. Ne glede na kemične in mehanske lastnosti litij-ionskih baterij je v njihovem proizvodnem procesu nešteto načinov polnjenja in praznjenja, zaradi česar proizvajalci baterij pritiskajo na preizkuševalce baterij, da od njih zahtevajo edinstvene testne funkcije.

Natančnost je očitno nujna sposobnost. To ne pomeni le zmožnosti ohranjanja visoke tokovne regulacije na zelo nizki ravni, ampak vključuje tudi možnost zelo hitrega preklapljanja med načini polnjenja in praznjenja ter med različnimi nivoji toka. Te zahteve niso posledica samo potrebe po množični proizvodnji litij-ionskih baterij z doslednimi lastnostmi in kakovostjo. Proizvajalci baterij upajo tudi, da bodo preskusne postopke in opremo uporabili kot inovativna orodja za ustvarjanje konkurenčne prednosti na trgu, kot je spreminjanje polnjenja. Algoritem za povečanje zmogljivosti.

Čeprav so za različne vrste baterij potrebni različni testi, so današnji testerji optimizirani za določene velikosti baterij. Na primer, če preizkušate veliko baterijo, potrebujete večji tok, kar pomeni večjo induktivnost in debelejše žice ter druge značilnosti. Torej je pri ustvarjanju testerja, ki lahko prenese visoke tokove, vključenih veliko vidikov. Vendar pa številne tovarne ne proizvajajo samo ene vrste baterij. Za stranko lahko izdelajo celoten nabor velikih baterij, hkrati pa izpolnijo vse testne zahteve za te baterije, ali pa za stranko pametnega telefona izdelajo komplet manjših baterij z manjšim tokom. .

To je razlog za naraščajoče stroške testiranja – preizkuševalnik baterije je optimiziran za tok. Testerji, ki lahko prenesejo višje tokove, so običajno večji in dražji, ker ne potrebujejo le večjih silikonskih rezin, temveč tudi magnetne komponente in ožičenje, da izpolnijo pravila o elektromigraciji in zmanjšajo parazitske padce napetosti v sistemu. Tovarna mora v vsakem trenutku pripraviti raznovrstno testno opremo, ki bo ustrezala proizvodnji in pregledu različnih vrst baterij. Zaradi različnih vrst baterij, ki jih tovarna proizvaja ob različnih časih, so nekateri preizkuševalci morda nezdružljivi s temi specifičnimi baterijami in ostanejo neuporabljeni, kar dodatno poveča stroške, ker je tester velika naložba.

Ne glede na to, ali gre za običajne in nastajajoče tovarne za množično proizvodnjo navadnih litij-ionskih baterij ali proizvajalce baterij, ki želijo uporabiti preskusni postopek za inovacije in ustvarjanje novih baterijskih izdelkov, morajo uporabiti prilagodljivo testno opremo, da se prilagodijo širšemu obsegu baterije. Zmogljivost in fizična velikost, s čimer se zmanjšajo kapitalske naložbe in se izboljša donosnost naložbe v testno opremo.

Ko poskušate pravilno optimizirati eno samo rešitev integracijskega testa, obstaja veliko nasprotujočih si zahtev. Za vse vrste testnih rešitev litij-ionskih baterij ni rešitve, vendar je Texas Instruments (TI) predlagal referenčno zasnovo, ki minimizira kompromis med stroškovno učinkovitostjo in natančnostjo.

Visoko natančna testna rešitev, primerna za visokotokovne aplikacije

Edinstvene zahteve za preskusni scenarij baterije bodo vedno obstajale, zato potrebuje enako edinstveno rešitev. Vendar pa je za številne vrste litijevih baterij, ne glede na to, ali gre za majhno baterijo pametnega telefona ali za veliko baterijo za električno vozilo, lahko na voljo stroškovno učinkovita testna oprema.

Da bi dosegli natančno, popolno natančnost nadzora toka polnjenja in praznjenja, ki jo zahtevajo številne litij-ionske baterije na trgu, uporablja referenčna zasnova modularnega testerja baterij Texas Instruments za aplikacije 50-A, 100-A in 200-A 50-A In kombinacija testne zasnove 100-A baterije za ustvarjanje modularne različice, ki lahko doseže najvišjo raven polnjenja in praznjenja 200-A. Blok diagram te rešitve je prikazan na sliki 2.

Na primer, TI sprejme krmilno zanko s konstantnim tokom in konstantno napetostjo za referenčno zasnovo testerja akumulatorjev za visokotokovne aplikacije, ki podpira hitrost polnjenja in praznjenja do 50 A. Ta referenčna zasnova uporablja večfazni dvosmerni tokovni krmilnik LM5170-Q1 in instrumentacijski ojačevalnik INA188 za natančno uravnavanje toka, ki teče v ali iz akumulatorja. INA188 izvaja in spremlja krmilno zanko konstantnega toka, in ker lahko tok teče v obe smeri, lahko multiplekser SN74LV4053A ustrezno prilagodi vhod INA188.

Ta posebna rešitev ustvarja spremenljivo platformo za aplikacije, ki zahtevajo višji tok ali večfazno z združevanjem več ključnih tehnologij TI, kar dokazuje izvedljivost izdelave stroškovno učinkovite testne rešitve. Ta prilagodljiva in v prihodnost usmerjena rešitev ne izpolnjuje le današnjih potreb, ampak tudi napoveduje prihodnji trend rasti avtomobilskih baterij, ki bo kmalu povečala povpraševanje po trenutni zmogljivosti testerja, ki bo presegla 50 A.

Povečanje naložb v opremo za testiranje litij-ionskih baterij

Referenčna zasnova modularnega testerja baterij Texas Instruments rešuje težave z visoko natančnostjo, visokim tokom in fleksibilnostjo opreme za testiranje litij-ionskih baterij. Ta referenčna zasnova pokriva različne razpoložljive oblike, velikosti in zmogljivosti baterij in se lahko spopade z nastajajočimi aplikacijami, kot so veliki akumulatorji v električnih vozilih in sončnih elektrarnah ter majhne baterije, ki jih običajno najdemo v potrošniški elektroniki, kot so pametni telefoni. .

Referenčna zasnova za testiranje litij-ionskih baterij vam omogoča, da investirate v opremo za testiranje baterij z nižjim tokom in jo uporabljate vzporedno, kar odpravlja potrebo po dragih naložbah v več arhitektur z različnimi nivoji toka. Zmožnost uporabe preskusne opreme v različnih tokovnih razponih lahko v največji meri optimizira naložbo v opremo za testiranje baterij, zmanjša skupne stroške in zagotovi prilagodljivost za prilagajanje spreminjajočim se potrebam testiranja litij-ionskih baterij.
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