Bidirectionele netstimulatievoedingen: kunnen zij energieverlies bij batterijtesten verminderen?

Uitdagingen bij prestatietesten van batterijen

In een faciliteit voor prestatietesten van batterijen zijn er meerdere operationele obstakels die voortkomen uit traditionele testsystemen. Ten eerste verliezen traditionele testsystemen tijdens testcycli elektriciteit door energie te ontladen. Bij traditionele testsystemen gaat energie verloren in de vorm van warmte, weerstandsbelastingen en de noodzaak tot extra koeling. Uiteindelijk leidt dit tot extra energieverliezen bij traditionele testsystemen.

Een oplossing voor deze uitdagingen is de implementatie van bidirectionele netstimulatievoedingen in apparatuur voor batterijprestatietests. In tegenstelling tot traditionele testsystemen verliezen bidirectionele netstimulatievoedingen geen energie in de vorm van warmte, aangezien de testapparatuur in staat is de ontladingsenergie op te vangen en terug te voeren naar het stroomnet van de faciliteit.

Het regeneratieve testproces begrijpen

De basis voor energieterugwinning bij batterijtests is direct, en de betrokken systemen zijn zowel eenvoudig als geavanceerd. Wanneer een testbatterijmodule of een batterijpakket wordt onderworpen aan ontladingstests, bevindt het bidirectionele systeem zich in de sink-modus en trekt energie uit de batterij. Deze energie wordt omgezet met behulp van een zeer efficiënte gelijkstroom-naar-wisselstroomomvormer. In plaats van energie te verliezen als thermisch afval, wordt het systeem gesynchroniseerd met het stroomnet van de faciliteit, waardoor die energie kan worden teruggestuurd voor hergebruik.

De vermindering van de warmteproductie biedt ook andere voordelen. Minder warmte betekent dat de testomgeving comfortabeler is voor technici; zij hoeven minder te maken met warmte afkomstig van het systeem; en de systemen hoeven ook minder actief te koelen, waardoor de onderhoudseisen dalen, de betrouwbaarheid van het systeem verbetert en de levensduur langer wordt.

Toepassingen bij het testen van batterijmodules en -pakketten

De moderne validatie van batterijprestaties is veel complexer dan een eenvoudige capaciteitstest. Ingenieurs moeten ook de dynamische respons, de kenmerken van de interne weerstand en de reactie op belastingen beoordelen zoals die realistisch optreden tijdens gebruik. Het testsysteem met een regelbare bidirectionele netwerksimulator is in staat om complexe testprogramma’s uit te voeren en indien nodig een realistische belasting te simuleren.

Als voorbeeld: bij het testen van accupakketten voor elektrische voertuigen moet de testapparatuur een ritcyclus met bepaalde kenmerken simuleren, waaronder plotselinge versnelling (hoge ontlading) gevolgd door regeneratief remmen (wat betekent dat de accu snel moet worden opgeladen). Bidirectionele systemen maken een moeiteloze overschakeling mogelijk tussen het ‘leveren’ en het ‘opnemen’ van vermogen, waardoor ze ideaal zijn voor opstellingen met snelle belastingsovergangen.

Bij het valideren van energieopslagsystemen is het vermogen om interactie met het elektriciteitsnet te simuleren van cruciaal belang. De testapparatuur moet bevestigen dat accusystemen in staat zijn te reageren op frequentieregulatiecommando’s door elektriciteit te verbruiken of te leveren, afhankelijk van de toestand van het net. Met bidirectionele technologie kan één apparaat beide functies uitvoeren, waardoor de complexiteit van de testopstelling wordt verminderd en de nauwkeurigheid van de meting wordt verbeterd.

Het verstrekken van communicatieinterfaces voor geautomatiseerd testen

Het testen van de prestaties van de batterijen is volledig afhankelijk van geavanceerde communicatieinterfaces of -modules. Communicatiemodules stellen het batterijbeheersysteem (BMS) in staat om te communiceren met de besturingsmonitor en de controller. Moderne testsystemen kunnen diverse industriële communicatiestandaarden gebruiken en zijn compatibel met deze, zoals CAN-bus, RS485, RS232 en Modbus. Deze verscheidenheid aan communicatieinterfaces vergemakkelijkt de opzet van een geautomatiseerd testsysteem.

Bij batterijtesten behoort CAN-buscommunicatie tot de communicatiestandaarden met hoge prioriteit vanwege de hoge betrouwbaarheid en de real-time communicatie. Daarnaast stelt deze communicatiestandaard directe interactie mogelijk tussen de testapparatuur en de individuele eenheidsbesturingsmodule (BMU) van het batterijpakket. Deze interactie stelt de testapparatuur in staat om de spanning- en temperatuurwaarden van elke afzonderlijke cel te bepalen, evenals om een laad- of ontladingscyclus uit te voeren voor het gehele batterijpakket. Hierdoor kan de apparatuur veilige testomstandigheden garanderen en alle parameters tijdens de test bewaken.

Met kettingconfiguraties is het eenvoudiger om tests uit te voeren en te communiceren tussen meerdere kanalen. Dit ontwerp stelt gebruikers in staat om de hoeveelheid bedrading te verminderen en toch een snelle datadoorvoer te behouden. Dit ontwerp maakt het mogelijk om het testsystem uit te breiden, aangezien de apparaten parallel kunnen werken of samenwerken om een gesynchroniseerde test van meerdere apparaten uit te voeren. Met dit ontwerp kunnen gebruikers ook een breed scala aan apparaten testen, zoals een enkele batterijmodule of een groot energieopslagsysteem.

Het begrijpen van de behoeften van het systeem helpt bij het ontwikkelen van een nauwkeurig systeem.

Batterijtesten vereisen veel nauwkeurigheid om te waarborgen dat de batterijkarakteristieken correct worden gevalideerd. Bij het testen van pakketten en modules bedraagt de nauwkeurigheid ±0,05 %, waardoor het testproces gedetailleerde informatie over het gedrag van het testsystem tijdens de test nauwkeurig kan vastleggen.

Voor het identificeren van problemen met het testsysteem voor batterijprestaties, onconsistenties in de productie en kwaliteitsproblemen met batterijen tijdens gebruik: dit zijn allemaal celgerelateerde problemen. Het meten van de weerstand van de batterij is belangrijk en vereist een zeer nauwkeurige spanning om de batterij tijdens een pulstest te belasten. Hoge spanningen tijdens de test helpen bij het verkrijgen van de meest relevante gegevens voor analyse op veiligheidsaspecten.

De genoemde nauwkeurigheid geldt voor het gehele testsysteem. Dit betekent dat het testsysteem nauwkeurige metingen kan leveren tijdens de test, zelfs bij uiterst lage of hoge spanning. Dit bereik zorgt voor uitstekende consistentie en vergelijkbaarheid.

Voordelen vanuit economisch en milieu-oogpunt

De financiële rechtvaardiging voor regeneratieve testapparatuur blijft verbeteren naarmate de energiekosten stijgen en het testvolume toeneemt. Hoewel de initiële investeringskosten hoger kunnen zijn dan die van traditionele resistieve systemen, leiden de lagere bedrijfskosten als gevolg van een lager stroomverbruik tot gunstige terugverdientijden voor faciliteiten die continu of in grote volumes testen.

Energie-terugwinningssystemen hebben ook positieve milieueffecten. Batterijtestlaboratoria gebruiken een grote hoeveelheid elektrische energie en regeneratieve systemen ondersteunen het bedrijfsdoel op het gebied van duurzaamheid om verspilling te verminderen. Het recyclen van testenergie in plaats van deze om te zetten in warmteafval vermindert de koolstofvoetafdruk van de testfaciliteit.

Het vermogen om op een energie-efficiënte manier te opereren, creëert een concurrentievoordeel voor batterijfabrikanten en externe testlaboratoria. Het implementeren van energie-efficiënte praktijken is uitgegroeid tot een belangrijke criteria in het leveranciersselectieproces, en regeneratieve testsystemen bieden een veelzeggende manier om toewijding aan duurzaamheid te tonen.

Implementatie vanuit technisch oogpunt

Voor bidirectionele testsystemen voor batterijmodules en -pakketten moeten diverse technische parameters worden overwogen. Daaronder valt onder meer schaalbaarheid van het vermogen, wat verwijst naar het vermogen van het systeem om zowel modules als grote systemen voor energieopslag te bedienen. Modulaire systemen die parallel werken, stellen het systeem in staat om aan uiteenlopende testbehoeften te voldoen zonder dat nieuwe systemen hoeven te worden aangeschaft.

Elk type batterij heeft zijn eigen specifieke spanning- en stroombereiken die moeten worden getest, en moderne systemen laten u deze uitgangswaarden aanpassen binnen een bereik om zowel lage-spanningsmodules als hoge-spanningssystemen zoals automotive- en netgebaseerde batterijpakketten te ondersteunen. De functie voor automatisch bereikinstellen zorgt ervoor dat u onder verschillende testomstandigheden het maximale vermogen opneemt, wat de efficiëntie van de geteste apparatuur verhoogt.

De reactietijd beïnvloedt in grote mate hoe goed dynamische omstandigheden kunnen worden gesimuleerd. Systemen met snelle stroomopstijgtijden en hoge-snelheidsbemonstering kunnen gedragingen in deze transiënte systemen vastleggen die door nog snellere systemen mogelijk worden overgeslagen, wat resulteert in een vollediger test van de batterijprestaties.

Samenvatting: Voordelen en betekenis van bidirectionele technologie bij batterijtesten

Het gebruik van bidirectionele netstimulatievoedingen als onderdeel van systemen voor het testen van batterijprestaties leidt tot een aanzienlijke verlaging van de energiekosten die gepaard gaan met batterijtestactiviteiten.

De eerste gebruikers van regeneratieve systemen zullen een concurrentievoordeel behalen naarmate de eisen voor testing toenemen en de energiekosten voor batterijen stijgen. Installaties met verouderde apparatuur worden geconfronteerd met een afnemend rendement nu de behoefte aan testing op een geavanceerde, effectieve en duurzame manier de industrienorm is geworden.

Het is duidelijk te zien dat bidirectionele technologie niet alleen energieverlies minimaliseert, maar ook een belangrijke maatstaf stelt voor duurzaam en economisch haalbaar testen van batterijprestaties.