EN
Для инженеров по разработке и исследованию аккумуляторов, инженеров по испытаниям и команд по закупке оборудования
РЕЗЮМЕ: В обсуждениях оборудования для аккумуляторов клиенты часто запрашивают возможность «отрицательного давления». Однако термин «отрицательное давление» относится к двум совершенно различным понятиям: вакуумное разрежение (пневматическое) и выход напряжения отрицательной полярности (электрическое). Многие проекты завершаются приобретением неподходящего оборудования из-за путаницы между этими двумя понятиями. В данной статье разъясняется разница между ними, описываются условия эксплуатации и даются рекомендации по определению необходимости выходного отрицательного напряжения в ваших испытаниях.
При техническом задании на систему испытаний аккумуляторов требование «отрицательное давление» является одним из наиболее распространённых устных формулировок. Одна и та же фраза может обозначать два принципиально разных аппаратных функционала. При неверном понимании этого требования поставленная система может не соответствовать плану испытаний, что приведёт к задержкам в реализации проекта.
Многие также путают отрицательное напряжение с разрядом . Начнём с ключевого вывода:
Отрицательное напряжение ≠ разряд. Зарядка и разрядка описывают направление тока и поток энергии. Положительное и отрицательное напряжение описывают полярность напряжения на клеммах аккумулятора. Это два разных измерения, и они не обязательно связаны между собой.
Два типа «отрицательного давления» — не путайте их
1.1 Вакуумное отрицательное давление (пневматическое)
Это означает давление окружающей среды ниже стандартного атмосферного давления, создаваемое вакуумным насосом.
Типичное оборудование: оборудование для формирования аккумуляторов, испытательные камеры низкого давления.
В основном используется для удаления газов в процессе формирования аккумуляторов или для моделирования условий низкого давления / высокогорных условий.
⚠️ Главное: Стандартная система тестирования аккумуляторов на зарядку/разрядку не не включает вакуумное откачивание. Если для испытаний аккумуляторов требуется вакуумная среда, необходима отдельная вакуумная испытательная камера. Это не электрическая функция самой системы тестирования аккумуляторов.
1.2 Выходное отрицательное электрическое напряжение (то, что клиенты обычно подразумевают под «отрицательным давлением»)
Это означает, что выходное напряжение испытательной системы может пересекать 0 В и управляться в диапазоне отрицательных напряжений. Это четырёхквадрантная двунаправленная испытательная возможность.
Простыми словами: у обычной батареи положительный вывод имеет более высокий потенциал, чем отрицательный вывод, поэтому напряжение положительное. При обратной полярности потенциал положительного вывода становится ниже потенциала отрицательного вывода, и напряжение приобретает отрицательное значение.
Когда заказчики говорят, что им требуется «отрицательное давление», они обычно имеют в виду следующее — управляемый, регулируемый выход отрицательного напряжения , а не откачку вакуума.
Почему отрицательное напряжение — это не то же самое, что разряд
-
Заряд / разряд: обращайте внимание на направление тока. Когда батарея отдаёт энергию, ток выходит из положительного вывода — это и есть разряд. В большинстве стандартных тестов разряда напряжение батареи остаётся положительным и никогда не попадает в диапазон отрицательных напряжений.
-
Положительное / отрицательное напряжение: обращайте внимание на полярность выводов. Это описывает лишь потенциальную связь между двумя клеммами. Направление потока энергии здесь не учитывается.
В приведённой ниже таблице показаны четыре типичных режима работы и логика четырёхквадрантного управления для них:
| Состояние | Состояние напряжения | Текущее направление | ОПИСАНИЕ |
|---|---|---|---|
| Нормальная зарядка | Положительное напряжение |
Ток заряда поступает в положительный конечный |
Стандартная зарядка /циклы заряда и разряда |
| Нормальный разряд | Положительное напряжение |
Ток разряда выходит из положительного вывода |
Грузоподъемностью и тестирование ресурса циклов зарядки-разрядки |
| Зарядка при обратной полярности | Отрицательное напряжение | Ток течёт в положительный вывод |
Один элемент в последовательной цепи переразряжается и подвергается обратному заряду остальными элементами |
| Разряд при обратной полярности | Отрицательное напряжение | Ток выходит из положительного вывода | Редкое экстремальное состояние отказа элемента |
Важное примечание: Появление отрицательного напряжения, как правило, означает, что аккумулятор находится в состоянии обратного заряда, а не разряда. Не следует считать «отрицательное напряжение» синонимом «разряда». При обратной полярности напряжение на выводах отрицательно, однако направление тока определяется внешней цепью и требует индивидуальной оценки в каждом конкретном случае.
В каких сценариях испытаний действительно требуется выходное отрицательное напряжение?
Не все испытания аккумуляторов требуют отрицательного напряжения. Стандартные испытания ёмкости, обычные циклы заряда/разряда и испытания при различных токах поддерживают напряжение в положительном диапазоне и не требуют отрицательного напряжения.
Следующие сценарии исследований и разработок требуют управляемого выходного отрицательного напряжения:
-
Моделирование неисправностей элемента при обратной полярности и чрезмерном разряде
В многоклеточной батарее чрезмерно разряженная ячейка может подвергаться обратному заряду со стороны других ячеек, что приводит к возникновению отрицательного напряжения с обратной полярностью. Выходное отрицательное напряжение воспроизводит эту неисправность, оценивает поведение ячейки при отказе и проверяет надёжность логики системы управления батареей (BMS) и платы защиты. -
Моделирование реального спектра дорожной нагрузки
Во время эксплуатации транспортного средства или переключения преобразователя энергии накопителя могут возникать переходные процессы обратного потока энергии, вызывающие импульсы обратного напряжения. Испытательная система должна обеспечивать бесшовное переключение между положительным и отрицательным напряжением на высокой скорости для точного воспроизведения реальных условий эксплуатации. -
характеристика на границе 0 В
Для тяговых аккумуляторов и ячеек систем хранения энергии исследование характеристик при напряжении 0 В и за пределами нулевого потенциала способствует изучению глубокого переразряда и определению границ безопасности. -
Проверка устойчивости системы управления батареей (BMS) и платы защиты к обратному напряжению
Моделирование обратного подключения и неисправностей обратного потока энергии в системе подтверждает способность системы управления батареей (BMS) и защитных устройств выдерживать импульсы обратного напряжения.
Как определить, поддерживает ли система действительно отрицательное выходное напряжение
Четыре ключевых момента для инженеров по испытаниям и закупочных команд:
-
Сначала уточните понятие. Когда заказчик упоминает «отрицательное давление», уточните, имеется ли в виду вакуумное отрицательное давление или электрическое отрицательное выходное напряжение. Это позволяет избежать недопонимания на раннем этапе.
-
Различайте «измерение отрицательного напряжения» и «выдачу отрицательного напряжения». Некоторые системы могут лишь пассивно измерять отрицательное напряжение. Они не способны активно выдавать контролируемое отрицательное напряжение, а значит, не могут выполнять моделирование неисправностей или тестирование по спектру нагрузки на дороге. Всегда уточняйте, может ли система выход выдавать отрицательное напряжение.
-
Уточните диапазон отрицательного напряжения. Не останавливайтесь на фразе «поддерживает 0 В». Зарядка при 0 В и отрицательное выходное напряжение — это два разных понятия. Уточните конкретный диапазон напряжения и тока в отрицательной области, а также поддержку двунаправленного энергопотока.
-
Подтвердите способность к защите. Тестирование при отрицательном напряжении — это граничный и опасный режим. Не заменяйте профессиональную систему тестирования аккумуляторов модифицированным односторонним источником питания. Без защиты на аппаратном уровне это может привести к возгоранию элемента или повреждению оборудования.
Если ваша работа ограничивается стандартными испытаниями ёмкости, циклов и тока заряда/разряда, а напряжение всегда остаётся положительным, функция отрицательного напряжения вам не требуется.
Возможность формирования отрицательного напряжения может быть настроена в соответствии с требованиями проекта
Системы тестирования аккумуляторов Zhuhai Jiuyuan поддерживают четырёхквадрантный двунаправленный вывод диапазон отрицательного напряжения может быть настроен в соответствии с требованиями проекта. Обратитесь к нашим инженерам-техникам для уточнения конкретных диапазонов. Мы обеспечиваем возможность тестирования при отрицательном напряжении для применений — от маломощных элементов низкого напряжения до высоковольтных крупных аккумуляторных блоков.
Типичные уровни применения:
| Уровень | Типичный объект испытаний | Конфигурация каналов |
|---|---|---|
| Низкое напряжение | Малогабаритные элементы, модули | Многоканальный, подходит для групповых испытаний элементов |
| Среднее напряжение | Модули, аккумуляторные блоки среднего напряжения | Многоканальный, поддерживает широкие диапазоны тока |
| Высокое напряжение | Высоковольтные аккумуляторные блоки | Меньшее количество каналов, высокая мощность, поддержка условий высокого напряжения |
Приведённая выше таблица иллюстрирует типовые уровни применения. Конкретные значения напряжения, тока, мощности и количества каналов могут быть настроены в соответствии с требованиями проекта. Обратитесь к нашим инженерам-техникам для получения подробных технических характеристик.
Основные возможности при отрицательном напряжении:
-
Широкий диапазон напряжений
Диапазон напряжений настраивается в зависимости от требований проекта и охватывает низкий, средний и высокий уровни напряжения. -
Высокая точность по всему диапазону
Точность измерения напряжения и тока ±0,02 % от полной шкалы, разрешение по напряжению ≤0,1 мВ, разрешение по току ≤0,1 мА. Высокая точность выходных параметров и измерений сохраняется и в области отрицательных напряжений — точность не снижается при значениях ниже 0 В. -
Быстрая динамическая реакция
Время отклика по току — 5 мс (от 10 % до 90 %), время переключения между зарядом и разрядом ≤5 мс (от −90 % до 90 %, при подключённой батарее, без выбросов). Поддерживает тестирование по спектру дорожной нагрузки длительностью 20 мс для фиксации переходных изменений обратного напряжения на миллисекундном уровне. -
Регенерация энергии
Коэффициент мощности ≥0,99 с возможностью обратной передачи энергии в сеть. Энергия, генерируемая при тестировании в режиме обратного напряжения, может быть возвращена в сеть, что снижает энергопотребление при испытаниях. -
Комплексная аппаратная защита
Комплексная защита аккумулятора, защита от отключения выходной линии, защита от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки по току, перегрузки по мощности, перегрева, импульсных перенапряжений, анти-островного режима, защиты от молнии, самодиагностика и аппаратная защита от перегрева. Поддержка возобновления с точки прерывания и аварийной остановки. Испытание при отрицательном напряжении представляет собой граничный и опасный режим — аппаратная защита обеспечивает безопасность образца, оборудования и персонала. -
Программное обеспечение полностью адаптировано к условиям отрицательного напряжения
Поддержка агрегированного отображения по нескольким каналам и пакетной обработки, совместного управления камерами, сравнения данных рабочих условий, а также расчётов по пользовательским выражениям. Данные при отрицательном напряжении полностью регистрируются и могут быть экспортированы в шаблоны Excel для анализа отказов.
Заключение
По мере повышения требований к безопасности аккумуляторов такие граничные условия, как обратная полярность и импульсные скачки обратного напряжения, становятся обязательными пунктами проверки во многих проектах. Контролируемый отрицательный выходной потенциал является ключевой возможностью высококлассных систем тестирования аккумуляторов.
Системы тестирования аккумуляторов Zhuhai Jiuyuan поддерживают настраиваемые диапазоны отрицательного напряжения в зависимости от требований проекта, обеспечивая баланс между точностью, скоростью отклика и защитой безопасности при исследовательской и опытно-конструкторской проверке элементов, модулей и сборок.
Если вам необходимо оценить, требуется ли вашему проекту возможность работы с отрицательным напряжением, или подтвердить необходимый диапазон отрицательного напряжения и конфигурацию каналов, пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами-техниками.
Содержание
- Два типа «отрицательного давления» — не путайте их
- Почему отрицательное напряжение — это не то же самое, что разряд
- В каких сценариях испытаний действительно требуется выходное отрицательное напряжение?
- Как определить, поддерживает ли система действительно отрицательное выходное напряжение
- Возможность формирования отрицательного напряжения может быть настроена в соответствии с требованиями проекта
- Заключение