Použitie programovateľného DC zaťaženia pri testovaní batérií

V oblasti vývoja nových zdrojov energie a elektrických vozidiel (EV) priamo určuje výkon batérie spoľahlivosť a bezpečnosť konečných produktov. Na presné vyhodnotenie kľúčových ukazovateľov, ako je kapacita, životnosť a bezpečnosť, sa programovateľná dc záťaž stala nevyhnutným nástrojom pri testovaní batérií. Na rozdiel od všeobecného napájacieho zariadenia sa zameriava na simuláciu reálnych scenárov vybíjania a presnú kontrolu zaťaženia – čo dokonale zodpovedá jadrovému zameraniu spoločnosti Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd. na testovanie výkonu batérií (nie poskytovanie napájania). Nižšie podrobne popisujeme konkrétne použitie programovateľnej dc záťaže pri testovaní batérií s dôrazom na praktickosť a jednoduché pochopenie pre bežných používateľov.

Testovanie kapacity batérie a stavu jej zdravia (SOH)

Najzákladnejšie použitie programovateľného DC záťaže pri testovaní batérií je meranie skutočnej kapacity batérie a posúdenie jej stavu zdravia (SOH) – čo je kritické pre určenie, či batéria spĺňa konštrukčné štandardy alebo sa degradovala.

Kapacita batérie označuje celkový náboj, ktorý môže batéria uložiť a uvoľniť, zvyčajne sa udáva v ampérhodinách (Ah). Programovateľná DC záťaž umožňuje tento test tým, že počas vybíjania aplikuje na batériu riadené konštantné prúdové zaťaženie (CC). Napríklad pri testovaní modulu batérie s kapacitou 100 Ah s lítiovými iónmi možno záťaž nastaviť na prúd 0,5C (50 A), aby sa batéria vybila až na svoj dolný medzihodnotu napätia (napr. 3,0 V na článok). Systém potom vypočíta kapacitu vynásobením vybíjacového prúdu dĺžkou vybíjania (Kapacita = Prúd × Čas).

Porovnaním nameranej kapacity s menovitou kapacitou batérie sa vypočíta stav zdravia (SOH = (Nameraná kapacita / Menovitá kapacita) × 100 %). Programovateľná DC záťaž spoločnosti Zhuhai Jiuyuan (integrovaná do jej batériových testovacích systémov série SDCBUS) dosahuje presnosť riadenia prúdu ±0,05 %, čo zaisťuje, že vypočítaný SOH odráža skutočný stav batérie – bez odhadov.

Simulácia reálnych podmienok vybíjania

Batérie v elektromobiloch, systémoch na ukladanie energie alebo spotrebnom elektronickom zariadení čelia vo skutočnom prevádzkovom prostredí rôznym podmienkam vybíjania – nie len konštantnému prúdu. Programovateľná DC záťaž tento problém rieši simuláciou dynamických, reálnych profilov zaťaženia, čo pomáha testovať správanie batérií za skutočných prevádzkových podmienok.

Napríklad batéria elektromobilu sa vybíja inak počas zrýchľovania (veľký prúd) a inak pri jazde rovnomernou rýchlosťou (malý prúd). Programovateľné dc zaťaženie dokáže napodobniť tento „impulzný odoberaný prúd“: nastavenie 200 A po dobu 10 sekúnd (simulácia zrýchľovania), nasledované 50 A po dobu 60 sekúnd (simulácia jazdy rovnomernou rýchlosťou), pričom sa cyklus opakuje, aby napodobnil typickú jazdu. Podobne pre batériu prenosného zariadenia môže zaťaženie simulovať prerušované vybíjanie (napr. 2 A po dobu 5 minút, 0,5 A po dobu 15 minút) na testovanie výdrže.

Toto použitie zaisťuje, že výkon batérie testovaný v laboratóriu zodpovedá reálnemu správaniu – kľúčový požiadavok klientov spoločnosti Zhuhai Jiuyuan v odvetviach elektromobility a nových energií.

Overenie ochranných funkcií batérie z hľadiska bezpečnosti

Batérie sú vybavené bezpečnostnými mechanizmami (napr. ochrana proti preťaženiu, ochrana proti hlbokému vybitiu), ktoré zabraňujú poškodeniu alebo nebezpečenstvu. Programovateľné dc zaťaženie sa používa na testovanie týchto ochranných funkcií, aby sa zabezpečilo ich spoľahlivé aktivovanie za abnormálnych podmienok.

Napríklad na otestovanie ochrany batérie proti preťaženiu prúdom (OCP): programovateľné DC zaťaženie postupne zvyšuje vybíjací prúd, až kým vnútorný ochranný obvod batérie neaktivuje vypnutie. Zaťaženie zaznamená presnú hodnotu prúdu, pri ktorej sa ochrana aktivuje, čím overí, či zodpovedá konštrukčným špecifikáciám batérie (napr. OCP pri 120 A pre batériu elektromobilu).

Podobne pri teste ochrany proti hlbokému vybitiu: zaťaženie vybije batériu pod odporúčanú dolnú medznú hodnotu napätia (napr. 2,5 V na článok), aby potvrdilo, že batéria preruší dodávku energie a predíde tak trvalému poškodeniu. Systém spoločnosti Zhuhai Jiuyuan pridáva ďalšiu úroveň bezpečnosti integrovaním funkcie núdzového zastavenia (E-Stop) a monitorovania napätia/prúdu v reálnom čase, čo zaisťuje bezpečnosť samotného testu.

Urýchľovanie testovania životnosti cyklov batérie

Životnosť batérie v cykloch (počet cyklov nabíjania a vybíjania, ktoré batéria môže prejsť, než jej kapacita klesne na 80 % menovitej hodnoty) je kľúčovým ukazovateľom dlhodobého výkonu. Programovateľná dc záťaž tento test urýchľuje automatizáciou opakovaných cyklov nabíjania a vybíjania, čím skracuje čas potrebný na vyhodnotenie životnosti.

Tradičné testovanie cyklov by mohlo trvať mesiace, ak sa vykonáva manuálne, ale programovateľná dc záťaž (spárovaná s presným nabíjačom) proces automatizuje: vybíja batériu na dolnú hranicu cez záťaž, potom spustí nabíjač, ktorý ju opäť nabití na hornú hranicu – a toto opakuje 500, 1000 alebo viackrát. Záťaž zaznamenáva údaje o kapacite po každom cykle, čo umožňuje inžinierom sledovať, ako sa kapacita v čase zhoršuje.

Systém spoločnosti Zhuhai Jiuyuan podporuje nepretržité testovanie cyklov 24/7, pričom viackanálové konfigurácie umožňujú paralelné testovanie 8–16 batériových modulov naraz. To skracuje čas testovania až o 70 % v porovnaní s jednokanálovými nastaveniami, čo je kľúčové pre rozsiahle výskumné a vývojové práce alebo kontrolu kvality vo výrobe.

Testovanie vnútorného odporu batérie

Vnútorný odpor je skrytým ukazovateľom stavu batérie: vyšší odpor znamená, že batéria stráca viac energie vo forme tepla a môže mať problémy s dodávaním vysokého prúdu. Programovateľné dc zaťaženie pomáha tento odpor zmerať pomocou „metódy skokového zaťaženia“.

Takto to funguje: zaťaženie aplikuje na batériu dva rôzne prúdové úrovne (napr. 10 A a 50 A) a zaznamenáva zodpovedajúce poklesy napätia. Pomocou Ohmovho zákona (Odpor = Rozdiel napätia / Rozdiel prúdu) systém vypočíta vnútorný odpor batérie. Napríklad, ak 10 A spôsobí 32 V a 50 A spôsobí 30 V, odpor je (32 V – 30 V) / (50 A – 10 A) = 0,05 Ω.

Toto použitie je obzvlášť dôležité pre batérie v starnutí – stúpajúci vnútorný odpor často signalizuje blížiaci sa výpadok, čo umožňuje inžinierom včas identifikovať chybné jednotky.

Prečo si vybrať programovateľný DC záťažový prístroj spoločnosti Zhuhai Jiuyuan na testovanie batérií?

Spoločnosť Zhuhai Jiuyuan sa špecializuje na zariadenia na testovanie výkonu batérií a jej programovateľný DC záťažový prístroj (súčasť série SDCBUS) je navrhnutý výlučne na testovanie batérií pre nové energetické zdroje a elektromobily – nemá funkcie pre priemyselnú automatizáciu, testovanie UPS invertorov ani presné meracie prístroje (v súlade so zameraním spoločnosti). Medzi kľúčové výhody patrí:

• Vysoká presnosť: riadenie prúdu ±0,05 % a meranie napätia ±0,05 % zabezpečujú spoľahlivé testovacie údaje.
• Simulácia reálnych podmienok: podporuje dynamické profily zaťaženia, aby zodpovedali použitiu v elektromobiloch, systémoch na ukladanie energie a spotrebných zariadeniach.
• Škálovateľnosť: viackanálové riešenie a možnosť kaskádovania umožňujú testovanie malých modulov aj veľkých balíkov batérií.
• Pre podniky a laboratóriá, ktoré potrebujú presne testovať výkon batérií, zariadenie s programovateľnou DC záťažou od spoločnosti Zhuhai Jiuyuan mení komplexné testovanie na efektívny a spoľahlivý proces.

Pre podniky a laboratóriá, ktoré potrebujú presne testovať výkon batérií, zariadenie s programovateľnou DC záťažou od spoločnosti Zhuhai Jiuyuan mení komplexné testovanie na efektívny a spoľahlivý proces.