Einsatzmöglichkeiten einer programmierbaren Gleichstromlast bei der Batterieprüfung

Im Bereich der Entwicklung von erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen (EV) bestimmt die Batterieleistung direkt die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Endprodukte. Um Schlüsselindikatoren wie Kapazität, Lebensdauer und Sicherheit genau bewerten zu können, ist eine programmierbare Gleichstromlast zu einem unverzichtbaren Werkzeug bei der Batterietestung geworden. Im Gegensatz zu allgemeinen Stromversorgungsgeräten liegt der Schwerpunkt hier auf der Simulation realer Entladeszenarien und einer präzisen Laststeuerung—was perfekt mit dem Kernfokus von Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd. auf der Batterietestung (nicht der Stromversorgung) übereinstimmt. Im Folgenden erläutern wir die spezifischen Anwendungen einer programmierbaren Gleichstromlast in der Batterietestung, wobei besonderer Wert auf Praxistauglichkeit und Verständlichkeit für normale Anwender gelegt wird.

Prüfung der Batteriekapazität und des Zustands (SOH)

Die grundlegendste Anwendung einer programmierbaren Gleichstromlast bei der Batterietestung besteht darin, die tatsächliche Kapazität einer Batterie zu messen und ihren Zustand (State of Health, SOH) zu bewerten – entscheidend, um festzustellen, ob die Batterie den Konstruktionsvorgaben entspricht oder sich verschlechtert hat.

Die Batteriekapazität bezeichnet die gesamte elektrische Ladung, die eine Batterie speichern und abgeben kann, üblicherweise gemessen in Amperestunden (Ah). Eine programmierbare Gleichstromlast ermöglicht diesen Test, indem sie während der Entladung eine gesteuerte konstante Stromlast (CC) auf die Batterie anlegt. Um beispielsweise ein 100Ah Lithium-Ionen-Batteriemodul zu testen, kann die Last auf einen 0,5C-Strom (50 A) eingestellt werden, um die Batterie bis zur niedrigsten Spannungsgrenze (z. B. 3,0 V pro Zelle) zu entladen. Das System berechnet dann die Kapazität, indem es den Entladestrom mit der Entladezeit multipliziert (Kapazität = Strom × Zeit).

Durch den Vergleich der gemessenen Kapazität mit der Nennkapazität der Batterie wird der SOH ermittelt (SOH = (gemessene Kapazität / Nennkapazität) × 100 %). Die programmierbare Gleichstromlast von Zhuhai Jiuyuan (integriert in die SDCBUS-Serie der Batterietestsysteme) erreicht eine Stromregelgenauigkeit von ±0,05 % und gewährleistet, dass der berechnete SOH den tatsächlichen Zustand der Batterie widerspiegelt – ohne jegliche Vermutungen.

Simulation realitätsnaher Entladeszenarien

Batterien in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen oder Consumer-Elektronik sind im echten Einsatz wechselnden Entladebedingungen ausgesetzt – nicht nur konstantem Strom. Eine programmierbare Gleichstromlast löst dieses Problem, indem sie dynamische, realitätsnahe Lastprofile simuliert und so hilft, das Verhalten der Batterien unter tatsächlichen Betriebsbedingungen zu testen.

Beispielsweise entlädt sich eine EV-Batterie während der Beschleunigung (hoher Strom) anders als beim Cruising (niedriger Strom). Eine programmierbare Gleichstromlast kann dieses „pulsierende Lastprofil“ nachbilden: 200 A für 10 Sekunden einstellen (Beschleunigung simulieren), gefolgt von 50 A für 60 Sekunden (Cruising simulieren), wobei der Zyklus wiederholt wird, um eine typische Fahrt nachzuahmen. Ebenso kann die Last für eine Batterie eines tragbaren Geräts eine intermittierende Entladung simulieren (z. B. 2 A für 5 Minuten, 0,5 A für 15 Minuten), um die Laufzeit zu testen.

Diese Anwendung stellt sicher, dass die im Labor getestete Batterieleistung dem realen Verhalten entspricht – eine entscheidende Anforderung für die Kunden von Zhuhai Jiuyuan in den Bereichen Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien.

Überprüfung der Sicherheitsfunktionen von Batterien

Batterien sind mit Sicherheitseinrichtungen (z. B. Überstromschutz, Tiefentladeschutz) ausgestattet, um Schäden oder Gefahrensituationen zu vermeiden. Mit einer programmierbaren Gleichstromlast werden diese Schutzfunktionen geprüft, um sicherzustellen, dass sie bei abnormalen Bedingungen zuverlässig aktiviert werden.

Zum Beispiel, um den Überstromschutz (OCP) einer Batterie zu testen: Die programmierbare Gleichstromlast erhöht schrittweise den Entladestrom, bis die interne Schutzeinrichtung der Batterie eine Abschaltung auslöst. Die Last erfasst den genauen Stromwert, bei dem der Schutz aktiviert wird, und überprüft, ob dieser mit den Konstruktionsspezifikationen der Batterie übereinstimmt (z. B. OCP bei 120 A für eine EV-Batterie).

Ebenso wird beim Test des Tiefentladeschutzes die Batterie unter die empfohlene Untergrenze der Spannung entladen (z. B. 2,5 V pro Zelle), um zu bestätigen, dass die Batterie die Stromversorgung abschaltet, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Das System von Zhuhai Jiuyuan bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem es Not-Aus-Funktionen (E-Stop) und eine Echtzeitüberwachung von Spannung und Strom integriert, wodurch sichergestellt wird, dass der Test selbst risikofrei ist.

Beschleunigung der Prüfung der Batterielebensdauer

Die Lebensdauer einer Batterie (Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität auf 80 % der Nennkapazität abnimmt) ist ein entscheidender Indikator für die langfristige Leistung. Eine programmierbare Gleichstromlast beschleunigt diesen Test, indem sie wiederholte Lade- und Entladevorgänge automatisiert und so die Zeit zur Bewertung der Lebensdauer verkürzt.

Herkömmliche Zyklenprüfungen könnten bei manueller Durchführung Monate in Anspruch nehmen, doch eine programmierbare Gleichstromlast (in Kombination mit einem präzisen Ladegerät) automatisiert den Prozess: Entladung der Batterie bis zur unteren Grenze über die Last, anschließend Auslösung des Ladegeräts, um die Batterie bis zur oberen Grenze wieder aufzuladen – Wiederholung des Zyklus 500, 1000 oder mehrmals. Die Last erfasst nach jedem Zyklus die Kapazitätsdaten, sodass Ingenieure verfolgen können, wie sich die Kapazität im Laufe der Zeit abbaut.

Das System von Zhuhai Jiuyuan unterstützt 24/7 unterbrechungsfreie Zyklenprüfungen, wobei Mehrkanal-Konfigurationen die parallele Prüfung von 8–16 Batteriemodulen gleichzeitig ermöglichen. Dadurch wird die Testdauer im Vergleich zu Einzelkanal-Setups um bis zu 70 % reduziert, was für umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten oder die Qualitätskontrolle in der Produktion entscheidend ist.

Prüfung des inneren Widerstands von Batterien

Der innere Widerstand ist ein verborgener Indikator für die Gesundheit einer Batterie: Ein höherer Widerstand bedeutet, dass die Batterie mehr Energie in Form von Wärme verliert und möglicherweise Schwierigkeiten hat, hohe Ströme bereitzustellen. Eine programmierbare Gleichstromlast hilft dabei, diesen Widerstand mit der „Lastsprungmethode“ zu messen.

So funktioniert es: Die Last appliziert zwei verschiedene Stromstärken (z. B. 10 A und 50 A) auf die Batterie und zeichnet die entsprechenden Spannungsabfälle auf. Mithilfe des Ohmschen Gesetzes (Widerstand = Spannungsdifferenz / Stromdifferenz) berechnet das System den inneren Widerstand der Batterie. Beispielsweise beträgt der Widerstand bei 10 A mit 32 V und 50 A mit 30 V: (32 V – 30 V) / (50 A – 10 A) = 0,05 Ω.

Diese Anwendung ist besonders wichtig für alternde Batterien – ein ansteigender Innenwiderstand signalisiert oft einen bevorstehenden Ausfall, sodass Ingenieure fehlerhafte Einheiten frühzeitig erkennen können.

Warum sollten Sie die programmierbare DC-Last von Zhuhai Jiuyuan für die Batterietestung wählen?

Zhuhai Jiuyuan ist auf Prüfgeräte für die Batterieleistung spezialisiert, und seine programmierbare DC-Last (Teil der SDCBUS-Serie) wurde ausschließlich für die Prüfung von Batterien in der neuen Energietechnik und im EV-Bereich entwickelt – ohne Funktionen für industrielle Automatisierung, USV-Wechselrichter oder Präzisionsinstrumententests (im Einklang mit dem Unternehmensfokus). Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

• Hohe Genauigkeit: ±0,05 % Stromregelung und ±0,05 % Spannungsmessung gewährleisten zuverlässige Testdaten.
• Simulation realer Bedingungen: Unterstützt dynamische Lastprofile, die den Einsatzfällen von Elektrofahrzeugen, Energiespeichern und Consumer-Geräten entsprechen.
• Skalierbarkeit: Mehrkanal- und Kaskadierungs-Funktionen zur Bewältigung sowohl kleiner Module als auch großer Batteriepacks.
• Für Unternehmen und Labore, die die Batterieleistung genau testen müssen, verwandelt eine programmierbare Gleichstromlast von Zhuhai Jiuyuan komplexe Prüfungen in einen optimierten, zuverlässigen Prozess.

Für Unternehmen und Labore, die die Batterieleistung genau testen müssen, verwandelt eine programmierbare Gleichstromlast von Zhuhai Jiuyuan komplexe Prüfungen in einen optimierten, zuverlässigen Prozess.