Применение программируемой постоянной нагрузки в испытаниях аккумуляторов

В области разработки новых источников энергии и электромобилей (EV) производительность аккумуляторов напрямую определяет надежность и безопасность конечной продукции. Для точной оценки таких ключевых показателей, как емкость, срок службы и безопасность, программируемая постоянная нагрузка стала незаменимым инструментом при тестировании аккумуляторов. В отличие от универсального силового оборудования, она ориентирована на моделирование реальных сценариев разрядки и точное управление нагрузкой — что полностью соответствует основному направлению деятельности компании Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd., специализирующейся на тестировании характеристик аккумуляторов (а не на поставке источников питания). Ниже мы подробно рассмотрим конкретное применение программируемой постоянной нагрузки при испытаниях аккумуляторов, уделив особое внимание практичности и доступности изложения для обычных пользователей.

Проверка емкости аккумулятора и состояния его работоспособности (SOH)

Наиболее базовое применение программируемой постоянного тока нагрузки при тестировании аккумуляторов — это измерение фактической ёмкости аккумулятора и оценка его состояния (SOH), что имеет решающее значение для определения соответствия аккумулятора проектным стандартам или выявления его деградации.

Ёмкость аккумулятора обозначает общий заряд, который может хранить и отдавать аккумулятор, обычно измеряется в ампер-часах (А·ч). Программируемая нагрузка постоянного тока позволяет проводить этот тест, подавая на аккумулятор контролируемую постоянную силу тока (CC) во время разрядки. Например, чтобы проверить модуль литий-ионного аккумулятора ёмкостью 100 А·ч, нагрузку можно установить на ток 0,5C (50 А), чтобы разряжать аккумулятор до достижения нижнего предела напряжения (например, 3,0 В на элемент). Затем система рассчитывает ёмкость, умножая ток разрядки на время разрядки (Ёмкость = Ток × Время).

Состояние аккумулятора (SOH) определяется путем сравнения измеренной емкости с номинальной емкостью аккумулятора (SOH = (Измеренная емкость / Номинальная емкость) × 100%). Программируемая постоянного тока нагрузка компании Zhuhai Jiuyuan (встроенная в испытательные системы серии SDCBUS) обеспечивает точность регулирования тока ±0,05%, что гарантирует, что рассчитанное значение SOH отражает истинное состояние аккумулятора — никаких предположений.

Моделирование сценариев разрядки в реальных условиях

Аккумуляторы в электромобилях, системах хранения энергии или потребительской электронике сталкиваются с переменными условиями разрядки при реальном использовании — не только с постоянным током. Программируемая нагрузка постоянного тока решает эту проблему, моделируя динамические профили нагрузки, соответствующие реальным условиям, и помогает проверить, как аккумуляторы работают в реальных режимах эксплуатации.

Например, аккумулятор электромобиля разряжается по-разному при ускорении (высокий ток) и при движении с постоянной скоростью (низкий ток). Программируемая постоянная нагрузка может воспроизвести такой «импульсный режим нагрузки»: установить 200 А на 10 секунд (имитация ускорения), затем 50 А на 60 секунд (имитация движения с постоянной скоростью), повторяя цикл для моделирования типичной поездки. Аналогично, для аккумулятора портативного устройства нагрузка может имитировать прерывистый разряд (например, 2 А в течение 5 минут, затем 0,5 А в течение 15 минут), чтобы проверить время автономной работы.

Такое применение гарантирует, что характеристики аккумулятора, испытанные в лаборатории, соответствуют реальным условиям эксплуатации — ключевое требование клиентов компании Zhuhai Jiuyuan в секторах электромобилей и новых источников энергии.

Проверка функций защиты безопасности аккумулятора

Аккумуляторы оснащены механизмами безопасности (например, защита от перегрузки по току, защита от чрезмерного разряда), предотвращающими повреждения или аварийные ситуации. Программируемая постоянная нагрузка используется для проверки этих функций защиты, обеспечивая их надежное срабатывание в нештатных ситуациях.

Например, для проверки защиты от перегрузки по току (OCP) аккумулятора: программируемая нагрузка постоянного тока постепенно увеличивает разрядный ток до тех пор, пока внутренняя защитная схема аккумулятора не вызовет отключение. Нагрузка фиксирует точное значение тока, при котором срабатывает защита, проверяя соответствие проектным характеристикам аккумулятора (например, OCP на уровне 120 А для аккумулятора электромобиля).

Аналогично, для проверки защиты от чрезмерного разряда: нагрузка разряжает аккумулятор ниже рекомендованного нижнего предела напряжения (например, 2,5 В на элемент), чтобы убедиться, что аккумулятор отключает питание и предотвращает необратимое повреждение. Система компании Zhuhai Jiuyuan добавляет дополнительный уровень безопасности за счёт интеграции аварийной остановки (E-Stop) и мониторинга напряжения/тока в реальном времени, обеспечивая безопасность самого испытания.

Ускорение испытаний на циклическую долговечность аккумуляторов

Срок службы аккумулятора (количество циклов зарядки-разрядки, которые аккумулятор может пройти до того, как его ёмкость снизится до 80 % от номинальной) является ключевым показателем долгосрочной производительности. Программируемая постоянная нагрузка ускоряет этот тест, автоматизируя повторяющиеся циклы зарядки-разрядки, что сокращает время, необходимое для оценки срока службы.

Традиционное тестирование циклов могло занимать месяцы, если проводилось вручную, но программируемая постоянная нагрузка (в паре с точным зарядным устройством) автоматизирует процесс: разряд аккумулятора до нижнего предела посредством нагрузки, затем включение зарядного устройства для восстановления заряда до верхнего предела — и повторение цикла 500, 1000 или более раз. Нагрузка регистрирует данные о ёмкости после каждого цикла, позволяя инженерам отслеживать, как ёмкость снижается со временем.

Система Zhuhai Jiuyuan поддерживает круглосуточное циклическое тестирование, а многоканальные конфигурации позволяют параллельно тестировать от 8 до 16 модулей батарей одновременно. Это сокращает время испытаний до 70% по сравнению с одноканальными системами, что критически важно для масштабных исследований и разработок или контроля качества в производстве.

Измерение внутреннего сопротивления аккумулятора

Внутреннее сопротивление — скрытый показатель состояния аккумулятора: более высокое сопротивление означает, что аккумулятор теряет больше энергии в виде тепла и может испытывать трудности при подаче высокого тока. Программируемая нагрузка постоянного тока помогает измерить это сопротивление методом «скачка нагрузки».

Вот как это работает: нагрузка подаёт на аккумулятор два разных уровня тока (например, 10 А и 50 А), фиксируя соответствующие падения напряжения. С помощью закона Ома (Сопротивление = Разница напряжений / Разница токов) система вычисляет внутреннее сопротивление аккумулятора. Например, если при токе 10 А напряжение составляет 32 В, а при 50 А — 30 В, сопротивление будет равно (32 В – 30 В) / (50 А – 10 А) = 0,05 Ом.

Это использование особенно важно для стареющих аккумуляторов — рост внутреннего сопротивления часто указывает на предстоящий выход из строя, что позволяет инженерам заранее выявлять неисправные элементы.

Почему стоит выбрать программируемую постоянную нагрузку от Zhuhai Jiuyuan для тестирования аккумуляторов?

Компания Zhuhai Jiuyuan специализируется на оборудовании для проверки производительности аккумуляторов, а ее программируемая постоянная нагрузка (входит в серию SDCBUS) разработана исключительно для тестирования аккумуляторов в сфере новых источников энергии и электромобилей — без возможностей промышленной автоматизации, тестирования ИБП-инверторов или точных измерительных приборов (что соответствует направленности компании). Ключевые преимущества включают:

• Высокая точность: управление током ±0,05% и измерение напряжения ±0,05% обеспечивают надёжные данные испытаний.
• Моделирование реальных условий: поддержка динамических профилей нагрузки для применения в электромобилях, системах хранения энергии и потребительских устройствах.
• Масштабируемость: возможность многоканальной работы и каскадирования для тестирования как небольших модулей, так и крупных блоков.
• Для предприятий и лабораторий, которым необходимо точно тестировать производительность аккумуляторов, программируемая нагрузка постоянного тока от Zhuhai Jiuyuan превращает сложное тестирование в упрощённый и надёжный процесс.

Для предприятий и лабораторий, которым необходимо точно тестировать производительность аккумуляторов, программируемая нагрузка постоянного тока от Zhuhai Jiuyuan превращает сложное тестирование в упрощённый и надёжный процесс.