Упрощение автоматизированных испытаний: тестирование производительности аккумуляторов электромобилей с помощью источника питания PXB

Для записи данных измерений и управления испытательным оборудованием запуск такого программного обеспечения, как LabVIEW или PyVISA/Python для автоматических тестов, может потребовать громоздких и дорогостоящих настроек. Однако сложность этих настроек может значительно возрасти при тестировании аккумуляторов электромобилей. Валидационные испытания автомобилей могут оказаться масштабным и дорогостоящим мероприятием с использованием аккумуляторных батарей, устройств измерения/записи, больших климатических камер и систем охлаждения. Эта инфраструктура необходима для обеспечения номинальной работы автомобильного оборудования, несмотря на множество потенциальных экологических, механических и электрических нагрузок в течение срока службы транспортного средства.

Тестирование производительности аккумуляторов электромобилей отличается от традиционного тестирования аккумуляторов с профилями зарядки CC и CV. Эти тесты учитывают, например, влияние гармоник преобразователей мощности на трансмиссию электромобиля и, в конечном итоге, на зарядку и разрядку аккумулятора. В ходе этих испытаний также необходимо учитывать переходные характеристики аккумуляторов, которые требуют более реальных динамических профилей для зарядки аккумулятора. Во время этого тестирования полезно иметь источник питания, который может легко упорядочивать и выводить эти сигналы без слишком сложного программного обеспечения. Блок питания Kikusui PXB способен легко выполнять секвенирование и выводить тестовый сигнал одним нажатием кнопки с помощью встроенного веб-сервера. Внутренний регистратор данных может записывать все измерения, чтобы пользователь мог затем проанализировать производительность батареи. В этой статье описаны различные тесты циклической зарядки аккумулятора и то, как даже сложные тесты можно легко выполнить с помощью источника питания PXB.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы часто выбирают для электромобилей, и эти аккумуляторы подвержены как календарному, так и циклическому старению. Календарь снова в основном зависит от температуры и состояния заряда (SoC) аккумулятора. SoC — это уровень заряда аккумулятора относительно самого себя, который обычно выражается в процентах. Другие механизмы старения возникают из-за операций зарядки и вождения, причем последняя требует динамического профиля нагрузки.

Тесты циклической зарядки батареи требуют многократной зарядки батареи до тех пор, пока она не достигнет своего потенциала накопления энергии, и ее разрядки. Эти испытания надежности являются дорогостоящими и энергоемкими, поскольку могут потребовать месяцев непрерывной циклической работы. Вся выделяемая энергия часто рассеивается через блок резистивной нагрузки с конвективным охлаждением (жидкостью или принудительным воздухом). Различные параметры, такие как SoC, температура, емкость и глубина разряда (DoD), измеряются после каждого цикла или в различных заранее определенных точках во время каждого теста. Методы зарядки могут варьироваться в зависимости от одного из нескольких методов: постоянного тока (CC), постоянного напряжения (CV), постоянной мощности (CP) и гибридного метода зарядки CC-CV. Представление о различных испытаниях, проведенных на различных литий-ионных технологиях, и их общедоступных наборах данных можно посмотреть здесь. Часто используемый гибридный метод CC-CV можно увидеть наРисунок 1 . Аккумулятор заряжается постоянным током (Ich), что позволяет аккумулятору достичь заданного уровня напряжения (Uch). Затем Uch поддерживают постоянным, а ток заряда постепенно уменьшается. Затем процесс зарядки останавливается, когда ток заряда падает ниже уровня отключения (Iend), который обычно составляет менее 3% от номинального тока [1].

Блоки питания Kikusui PXB могут выполнять зарядку CC, CV, CP и CC-CV для анализа установившегося поведения и срока службы аккумуляторов различных топологий. Следует отметить, что выбросы могут возникать в зависимости от соотношения между импедансом нагрузки и настройками напряжения, деленными на настройки тока (V/I=R) источника питания. Выбросы можно предотвратить, установив приоритет режима CC при подключении батарей. Требуемая скорость срабатывания источника питания может быть оптимизирована в зависимости от условий испытаний и характеристик нагрузки (фигура 2).

Двунаправленное питание также обеспечивает возможность рекуперации на месте, обеспечивая как источник, так и приемник для циклических испытаний батареи. Когда питание регенерируется в устройство от тестируемой батареи, мощность нагрузки преобразуется в энергию многократного использования и регенерируется в ЛИНИЮ переменного тока, потенциально питая соседние стойки и близлежащее испытательное оборудование, вместо того, чтобы тратить избыточную энергию на блоки нагрузки.