Programozható egyenáramú terhelés alkalmazása akkumulátorok tesztelésében

Az új energiák és az elektromos járművek (EV) fejlesztésének területén az akkumulátor teljesítménye közvetlenül meghatározza a végtermékek megbízhatóságát és biztonságosságát. A kapacitás, élettartam és biztonság, mint kulcsfontosságú mutatók pontos értékeléséhez elengedhetetlen eszközzé vált a programozható egyenáramú terhelés az akkumulátor-tesztelés során. Ellentétben az általános célú tápegységekkel, ez az eszköz a valós kisütési forgatókönyvek szimulálására és a pontos terhelésszabályozásra koncentrál – ami tökéletesen illeszkedik a Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd. akkumulátor-teljesítmény tesztelésre (nem pedig tápellátásra) helyezett hangsúlyához. Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a programozható egyenáramú terhelés konkrét alkalmazásait az akkumulátor-tesztelésben, különös tekintettel az egyszerűségre és könnyen érthető magyarázatra a hétköznapi felhasználók számára.

Akku kapacitás és állapot (SOH) tesztelése

A programozható egyenáramú terhelés legfontosabb alkalmazása az akkumulátor-tesztelés során az akkumulátor tényleges kapacitásának mérése és az egészségi állapot (SOH) meghatározása – ami elengedhetetlen annak megállapításához, hogy az akkumulátor megfelel-e a tervezési előírásoknak, vagy már degradálódott.

Az akkumulátor-kapacitás az akkumulátor által tárolt és leadható teljes töltést jelenti, amelyet általában amperórában (Ah) mérnek. A programozható egyenáramú terhelés lehetővé teszi ezt a vizsgálatot úgy, hogy vezérelt, állandó áramú (CC) terhelést alkalmaz az akkumulátor kisütése során. Például egy 100Ah-es lítium-ion akkumulátor modul tesztelésekor a terhelést 0,5C áramra (50 A) lehet beállítani, hogy az akkumulátort addig süssük ki, amíg eléri az alsó feszültséghatárát (pl. cellánként 3,0 V). Ezután a rendszer a kisütési áram és a kisütési idő szorzataként számítja ki a kapacitást (Kapacitás = Áram × Idő).

A mért kapacitás és az akkumulátor névleges kapacitásának összehasonlításával számítják ki az állapotjelzőt (SOH = (Mért kapacitás / Névleges kapacitás) × 100%). A Zhuhai Jiuyuan programozható egyenáramú terhelése (az SDCBUS sorozatú akkumuláteszt rendszerekbe integrálva) ±0,05%-os áramerősség-szabályozási pontosságot ér el, így biztosítva, hogy a kiszámított SOH valóban tükrözze az akkumulátor tényleges állapotát – nincs találgatás.

Valós kisütési forgatókönyvek szimulálása

Az elektromos járművekben, energiatároló rendszerekben vagy fogyasztási cikkekben használt akkumulátorok a mindennapi használat során változó kisütési feltételekkel kerülnek szembe – nemcsak állandó áramerősséggel. A programozható egyenáramú terhelés ezt úgy oldja meg, hogy dinamikus, valós terhelési profilokat szimulál, így tesztelhetővé válik az akkumulátorok teljesítménye a tényleges működési körülmények között.

Például egy EV-akkumulátor különbözőképpen merül gyorsítás (nagy áram) illetve tartós üzem (kis áram) közben. Egy programozható egyenáramú terhelés képes utánozni ezt a „szaggatott terhelési” profilt: 200 A beállítása 10 másodpercre (gyorsítás szimulálása), majd 50 A 60 másodpercre (cruising szimulálása), és a ciklus ismétlése, hogy tipikus vezetési forgatókönyvet modellezzen. Hordozható eszközök akkumulátora esetén a terhelés szintén szimulálhatja a megszakított merítést (pl. 2 A 5 percig, 0,5 A 15 percig) a működési idő tesztelése céljából.

Ez a módszer biztosítja, hogy a laborban tesztelt akkumulátor-teljesítmény valós körülményekhez igazodjon – ez kulcsfontosságú követelmény Zhuhai Jiuyuan ügyfelei számára az elektromos járművek és új energiatechnológiák területén.

Akkumulátor-biztonsági védelmi funkciók ellenőrzése

Az akkumulátorok biztonsági mechanizmusokkal (pl. túláramvédelem, mélymerítés elleni védelem) vannak ellátva, hogy megelőzzék a károkat vagy veszélyhelyzeteket. Programozható egyenáramú terhelést használnak ezeknek a védelmi funkcióknak a tesztelésére annak érdekében, hogy megbízhatóan aktiválódjanak rendellenes körülmények között.

Például egy akkumulátor túláram-védelem (OCP) tesztelésekor: a programozható egyenáramú terhelés fokozatosan növeli a kisütési áramot, amíg az akkumulátor belső védőáramköre le nem állítja a rendszert. A terhelés rögzíti a pontos áramerősséget, amelynél a védelem aktiválódik, így ellenőrizhető, hogy megfelel-e az akkumulátor tervezési előírásainak (például OCP 120 A-nál egy EV-akkumulátornál).

Hasonlóképpen, a mélykisütés elleni védelem tesztelésekor: a terhelés az ajánlott alsó feszültséghatár alá sültesíti az akkumulátort (például cellánként 2,5 V), hogy megerősítse, az akkumulátor lekapcsolja az áramellátást, ezzel elkerülve a maradandó károsodást. A Zhuhai Jiuyuan rendszere további biztonsági réteget ad hozzá, mivel integrált vészleállító (E-Stop) funkciókat és valós idejű feszültség/áram-felügyeletet alkalmaz, így a teszt maga is kockázatmentes.

Akku ciklusélettartam tesztelésének gyorsítása

Az akkumulátor ciklusélettartama (az olyan töltési-kisütési ciklusok száma, amelyeket egy akkumulátor végig tud futni, mielőtt kapacitása az eredeti érték 80%-ára csökken) egy kulcsfontosságú hosszú távú teljesítménymutató. A programozható egyenáramú terhelés felgyorsítja ezt a tesztet, mivel automatizálja az ismétlődő töltési és kisütési ciklusokat, így csökkentve az élettartam értékeléséhez szükséges időt.

A hagyományos ciklustesztelés hónapokig is eltarthat, ha kézzel végzik, de egy programozható egyenáramú terhelő (pontos töltővel párosítva) automatizálja a folyamatot: a terhelő segítségével az akkumulátort a minimális feszültségszintig kisüti, majd aktiválja a töltőt, hogy újratöltse a maximális szintig – ezt a ciklust ismételve 500-szor, 1000-szer vagy még többször. A terhelő minden ciklus után rögzíti a kapacitásadatokat, lehetővé téve a mérnökök számára, hogy nyomon kövessék a kapacitás időbeli csökkenését.

A Zhuhai Jiuyuan rendszere támogatja a folyamatos, 24/7-es ciklusos tesztelést, és többcsatornás konfigurációval egyszerre 8–16 akkumulátormodul párhuzamos tesztelését teszi lehetővé. Ez akár 70%-kal csökkenti a tesztelési időt az egycsatornás rendszerekhez képest, ami kritikus fontosságú nagy létszámú R&D vagy termelésminőség-ellenőrzés esetén.

Akku belső ellenállásának tesztelése

A belső ellenállás az akkumulátor állapotának rejtett mutatója: minél magasabb az ellenállás, annál több energiát alakít át a telep hővé, és nehezen képes nagy áramerősséget szolgáltatni. A programozható egyenáramú terhelés segít ennek az ellenállásnak a mérésében a „terhelésugrás-módszer” alkalmazásával.

Így működik: a terhelés két különböző áramerősséget (pl. 10 A és 50 A) kapcsol az akkumulátorra, és rögzíti a megfelelő feszültségeséseket. Az Ohm-törvény szerint (Ellenállás = Feszültségkülönbség / Áramerősség-különbség) a rendszer kiszámítja az akkumulátor belső ellenállását. Például, ha 10 A-nál a feszültség 32 V, 50 A-nál pedig 30 V, az ellenállás (32 V – 30 V) / (50 A – 10 A) = 0,05 Ω.

Ez a funkció különösen fontos az öregedő akkumulátorok esetében – a növekvő belső ellenállás gyakran az elhalasztott meghibásodást jelzi, így a mérnökök korán felismerhetik a hibás egységeket.

Miért válassza a Zhuhai Jiuyuan programozható egyenáramú terhelését akkumulátor-teszteléshez?

A Zhuhai Jiuyuan szakosodott az akkumulátor-teljesítmény tesztelő berendezések gyártásában, és programozható egyenáramú terhelése (az SDCBUS sorozat része) kizárólag új energiájú és EV-akkumulátorok tesztelésére készült – nem rendelkezik ipari automatizálási, UPS inverter vagy precíziós műszeres tesztelési lehetőségekkel (ezzel összhangban áll a vállalat fókuszával). A fő előnyök közé tartoznak:

• Magas pontosság: ±0,05% áramszabályozás és ±0,05% feszültségmérés biztosítja a megbízható tesztadatokat.
• Valós alkalmazási forgatókönyvek szimulációja: dinamikus terhelési profilok támogatása EV-k, energiatárolók és fogyasztói készülékek alkalmazási eseteihez.
• Skálázhatóság: többcsatornás és kaszkádolható képességek kis moduloktól a nagy teljesítményű csomagokig mindenre kiterjedő kezeléshez.
• Olyan vállalkozások és laboratóriumok számára, akik pontosan szeretnék tesztelni az akkumulátorok teljesítményét, egy Zhuhai Jiuyuan gyártmányú programozható egyenáramú terhelés egyszerűvé és megbízhatóvá teszi az összetett tesztelési folyamatot.

Olyan vállalkozások és laboratóriumok számára, akik pontosan szeretnék tesztelni az akkumulátorok teljesítményét, egy Zhuhai Jiuyuan gyártmányú programozható egyenáramú terhelés egyszerűvé és megbízhatóvá teszi az összetett tesztelési folyamatot.