Zastosowanie programowalnego obciążenia prądu stałego w testowaniu akumulatorów

W dziedzinie rozwoju nowych źródeł energii i pojazdów elektrycznych (EV), wydajność baterii bezpośrednio decyduje o niezawodności i bezpieczeństwie końcowych produktów. Aby dokładnie ocenić kluczowe wskaźniki, takie jak pojemność, żywotność i bezpieczeństwo, programowalne obciążenie prądu stałego stało się niezbędnym narzędziem w testowaniu baterii. W przeciwieństwie do ogólnego sprzętu zasilającego, koncentruje się ono na symulowaniu rzeczywistych scenariuszy rozładowania oraz precyzyjnej kontroli obciążenia – co idealnie odpowiada głównemu kierunkowi działalności firmy Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd., czyli testom wydajności baterii (a nie dostarczaniu zasilania). Poniżej szczegółowo omawiamy konkretne zastosowania programowalnego obciążenia prądu stałego w testowaniu baterii, skupiając się na ich praktyczności i łatwości zrozumienia dla zwykłych użytkowników.

Testowanie pojemności baterii i stanu jej kondycji (SOH)

Najbardziej podstawowym zastosowaniem programowalnego obciążenia prądu stałego w testowaniu akumulatorów jest pomiar rzeczywistej pojemności akumulatora i ocena jego stanu technicznego (SOH) — co ma kluczowe znaczenie dla określenia, czy akumulator spełnia standardy projektowe, czy uległ degradacji.

Pojemność akumulatora odnosi się do całkowitego ładunku, jaki może on magazynować i oddawać, mierzonego zazwyczaj w amperogodzinach (Ah). Programowalne obciążenie prądu stałego umożliwia przeprowadzenie tego testu poprzez nałożenie kontrolowanego obciążenia o stałym prądzie (CC) podczas rozładowania akumulatora. Na przykład, aby przetestować moduł litowo-jonowy o pojemności 100 Ah, obciążenie można ustawić na prąd 0,5C (50 A), aby rozładować akumulator aż do osiągnięcia dolnej granicy napięcia (np. 3,0 V na ogniwo). Następnie system oblicza pojemność, mnożąc prąd rozładowania przez czas rozładowania (Pojemność = Prąd × Czas).

Poprzez porównanie zmierzonej pojemności do znamionowej pojemności baterii, wyznaczany jest stan zdrowia (SOH = (Zmierzona pojemność / Pojemność znamionowa) × 100%). Programowalne obciążenie prądu stałego firmy Zhuhai Jiuyuan (wbudowane w systemy testowe baterii serii SDCBUS) osiąga dokładność regulacji prądu na poziomie ±0,05%, zapewniając, że obliczony wskaźnik SOH odzwierciedla rzeczywisty stan baterii — bez domysłów.

Symulacja warunków rozładowania z życia wziętych

Baterie stosowane w pojazdach elektrycznych, systemach magazynowania energii czy urządzeniach elektronicznych użytkowych napotykają różne warunki rozładowania w rzeczywistym użytkowaniu — nie tylko prąd stały. Programowalne obciążenie prądu stałego rozwiązuje ten problem poprzez symulację dynamicznych, rzeczywistych przebiegów obciążenia, umożliwiając testowanie zachowania baterii w warunkach odpowiadających faktycznym sytuacjom eksploatacyjnym.

Na przykład akumulator pojazdu elektrycznego rozładowuje się inaczej podczas przyspieszania (wysoki prąd) niż podczas jazdy ze stałą prędkością (niski prąd). Programowalne obciążenie prądem stałym może odtworzyć ten tzw. „obciążenie impulsowe”: ustawiając 200 A przez 10 sekund (symulacja przyspieszania), a następnie 50 A przez 60 sekund (symulacja jazdy ze stałą prędkością), powtarzając cykl, by naśladować typową jazdę. Podobnie, w przypadku baterii urządzenia przenośnego, obciążenie może symulować rozładowanie przerywane (np. 2 A przez 5 minut, 0,5 A przez 15 minut), aby przetestować czas pracy.

To zastosowanie zapewnia, że wydajność baterii testowana w laboratorium odpowiada zachowaniu w warunkach rzeczywistych – kluczowemu wymaganiu klientów Zhuhai Jiuyuan z sektora pojazdów elektrycznych i nowych źródeł energii.

Weryfikacja funkcji zabezpieczeń bezpieczeństwa baterii

Baterie są wyposażone w mechanizmy bezpieczeństwa (np. zabezpieczenie przed przeciążeniem, zabezpieczenie przed głębokim rozładowaniem), które zapobiegają uszkodzeniom lub zagrożeniom. Programowalne obciążenie prądem stałym służy do testowania tych funkcji zabezpieczających, zapewniając ich niezawodne uruchamianie w warunkach nietypowych.

Na przykład, aby przetestować zabezpieczenie przed przeciążeniem prądowym (OCP) akumulatora: programowalne obciążenie prądu stałego stopniowo zwiększa prąd rozładowania, aż wewnętrzny obwód zabezpieczeniowy akumulatora spowoduje wyłączenie. Obciążenie rejestruje dokładny prąd, przy którym uruchamia się zabezpieczenie, umożliwiając sprawdzenie, czy odpowiada on specyfikacji projektowej akumulatora (np. OCP przy 120 A dla akumulatora EV).

Podobnie, aby przetestować zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem: obciążenie rozładowuje akumulator poniżej zalecanego dolnego limitu napięcia (np. 2,5 V na ogniwko), aby potwierdzić, że akumulator wyłącza zasilanie, zapobiegając trwałym uszkodzeniom. System firmy Zhuhai Jiuyuan dodatkowo podnosi poziom bezpieczeństwa poprzez integrację funkcji awaryjnego zatrzymania (E-Stop) oraz monitorowania napięcia/prądu w czasie rzeczywistym, zapewniając bezpieczny przebieg testu.

Przyspieszanie testów żywotności cyklicznej akumulatorów

Cykl życia baterii (liczba cykli ładowania i rozładowania, które bateria może przejść przed spadkiem pojemności do 80% wartości nominalnej) jest kluczowym wskaźnikiem długoterminowej wydajności. Programowalne obciążenie prądu stałego przyspiesza ten test, automatyzując powtarzane cykle ładowania i rozładowania, skracając czas potrzebny do oceny trwałości.

Tradycyjne testowanie cykli mogło trwać miesiące, jeśli wykonywane ręcznie, ale programowalne obciążenie prądu stałego (w parze z precyzyjnym ładowarką) automatyzuje proces: rozładowanie baterii do dolnego limitu poprzez obciążenie, a następnie uruchomienie ładowarki w celu naładowania jej do górnego limitu — powtarzanie cyklu 500, 1000 lub więcej razy. Obciążenie rejestruje dane dotyczące pojemności po każdym cyklu, umożliwiając inżynierom śledzenie stopniowego pogarszania się pojemności.

System Zhuhai Jiuyuan umożliwia ciągłe testowanie w trybie 24/7, a konfiguracje wielokanałowe pozwalają na równoległe testowanie od 8 do 16 modułów baterii jednocześnie. Skraca to czas testowania nawet o 70% w porównaniu z ustawieniami jednokanałowymi, co jest kluczowe dla badań i rozwoju o dużej skali lub kontroli jakości w produkcji.

Testowanie wewnętrznego oporu baterii

Wewnętrzny opór to ukryty wskaźnik stanu zdrowia baterii: wyższy opór oznacza, że bateria traci więcej energii w postaci ciepła i może mieć problemy z dostarczaniem dużego prądu. Programowalne obciążenie prądem stałym pomaga zmierzyć ten opór za pomocą metody "krokowej zmiany obciążenia".

Oto jak to działa: obciążenie aplikuje dwa różne poziomy prądu (np. 10A i 50A) do baterii, rejestrując odpowiadające im spadki napięcia. Korzystając z prawa Ohma (Opór = Różnica napięć / Różnica prądów), system oblicza wewnętrzny opór baterii. Na przykład, jeśli 10A powoduje 32V, a 50A powoduje 30V, opór wynosi (32V – 30V) / (50A – 10A) = 0,05Ω.

To zastosowanie jest szczególnie ważne dla starzejących się baterii — wzrost oporu wewnętrznego często sygnalizuje nadchodzący błąd, umożliwiając inżynierom wcześniejsze wykrywanie uszkodzonych jednostek.

Dlaczego warto wybrać programowalne obciążenie prądu stałego firmy Zhuhai Jiuyuan do testowania baterii?

Zhuhai Jiuyuan specjalizuje się w sprzęcie do testowania wydajności baterii, a jej programowalne obciążenie prądu stałego (z serii SDCBUS) zostało zaprojektowane wyłącznie do testowania baterii w nowych technologiach energetycznych i pojazdach elektrycznych — bez możliwości stosowania w automatyce przemysłowej, testowaniu falowników UPS ani precyzyjnych urządzeń pomiarowych (zgodnie z profilem działalności firmy). Główne zalety to:

• Wysoka dokładność: kontrola prądu ±0,05% i pomiar napięcia ±0,05% gwarantują wiarygodne dane testowe.
• Symulacja warunków rzeczywistych: obsługa dynamicznych profili obciążeń odpowiadających przypadkom użycia w pojazdach elektrycznych, systemach magazynowania energii i urządzeniach konsumenckich.
• Skalowalność: możliwość pracy wielokanałowej i kaskadowej, umożliwiająca testowanie zarówno małych modułów, jak i dużych zestawów baterii.
• Dla firm i laboratoriów, które potrzebują dokładnego testowania wydajności baterii, programowalne obciążenie prądu stałego firmy Zhuhai Jiuyuan zamienia skomplikowane testy w uproszczony i niezawodny proces.

Dla firm i laboratoriów, które potrzebują dokładnego testowania wydajności baterii, programowalne obciążenie prądu stałego firmy Zhuhai Jiuyuan zamienia skomplikowane testy w uproszczony i niezawodny proces.