การใช้งานโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ในการทดสอบแบตเตอรี่

ในด้านการพัฒนาพลังงานใหม่และยานยนต์ไฟฟ้า (EV) สมรรถนะของแบตเตอรี่มีผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เพื่อประเมินตัวชี้วัดสำคัญ เช่น ความจุ อายุการใช้งาน และความปลอดภัยอย่างแม่นยำ เครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ (programmable dc load) จึงกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการทดสอบแบตเตอรี่ ต่างจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป เครื่องโหลดชนิดนี้เน้นการจำลองสถานการณ์การคายประจุจริงและการควบคุมโหลดอย่างแม่นยำ ซึ่งสอดคล้องกับแนวโฟกัสหลักของบริษัท Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd. ที่มุ่งเน้นการทดสอบสมรรถนะแบตเตอรี่ (ไม่ใช่การจัดหาแหล่งจ่ายไฟ) ด้านล่างนี้เราจะอธิบายการใช้งานเฉพาะของเครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ในการทดสอบแบตเตอรี่ โดยเน้นความเป็นประโยชน์และการเข้าใจง่ายสำหรับผู้ใช้ทั่วไป

การทดสอบความจุของแบตเตอรี่และสภาพสุขภาพของแบตเตอรี่ (State of Health - SOH)

การใช้งานพื้นฐานที่สุดของโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ในการทดสอบแบตเตอรี่ คือ การวัดความจุจริงของแบตเตอรี่และประเมินสภาพสุขภาพของแบตเตอรี่ (SOH) — ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิจารณาว่าแบตเตอรี่นั้นเป็นไปตามมาตรฐานการออกแบบหรือไม่ หรือมีการเสื่อมสภาพหรือไม่

ความจุของแบตเตอรี่ หมายถึง ปริมาณประจุไฟฟ้ารวมทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถเก็บไว้และปล่อยออกมาได้ โดยทั่วไปจะวัดเป็นหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้สามารถทำการทดสอบนี้ได้โดยการใช้โหลดกระแสคงที่ (CC) ที่ควบคุมได้กับแบตเตอรี่ในระหว่างการคายประจุ ตัวอย่างเช่น เพื่อทดสอบโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาด 100Ah สามารถตั้งค่าโหลดให้อยู่ที่กระแส 0.5C (50A) เพื่อคายประจุแบตเตอรี่จนกระทั่งถึงขีดจำกัดแรงดันต่ำสุด (เช่น 3.0V ต่อเซลล์) จากนั้นระบบจะคำนวณความจุโดยการนำกระแสคายประจุคูณกับเวลาที่คายประจุ (ความจุ = กระแส × เวลา)

โดยการเปรียบเทียบความจุที่วัดได้กับความจุตามค่าที่กำหนดของแบตเตอรี่ จะสามารถคำนวณหาค่า SOH ได้ (SOH = (ความจุที่วัดได้ / ความจุตามค่าที่กำหนด) × 100%) โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้จากบริษัทจูไห่จิ่วหยวน (ซึ่งรวมอยู่ในชุดระบบทดสอบแบตเตอรี่ SDCBUS Series) สามารถควบคุมกระแสได้ด้วยความแม่นยำ ±0.05% ทำให้มั่นใจได้ว่าค่า SOH ที่คำนวณได้นั้นสะท้อนสุขภาพที่แท้จริงของแบตเตอรี่ โดยไม่ต้องคาดเดา

การจำลองสถานการณ์การคายประจุในโลกความเป็นจริง

แบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค จะต้องเผชิญกับเงื่อนไขการคายประจุที่เปลี่ยนแปลงไปในการใช้งานจริง ไม่ใช่เพียงแค่กระแสคงที่ เครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้สามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยการจำลองลักษณะการใช้พลังงานที่มีการเปลี่ยนแปลงเหมือนในโลกความเป็นจริง ซึ่งช่วยในการทดสอบประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะการทำงานจริง

ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) จะคายประจุแตกต่างกันในช่วงเร่งความเร็ว (กระแสไฟสูง) กับช่วงขับขี่ด้วยความเร็วคงที่ (กระแสไฟต่ำ) โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้สามารถจำลองรูปแบบการใช้พลังงานแบบเป็นช่วง (pulsed load) นี้ได้ โดยตั้งค่าให้ใช้กระแส 200A เป็นเวลา 10 วินาที (จำลองการเร่งความเร็ว) ตามด้วย 50A เป็นเวลา 60 วินาที (จำลองการขับขี่ด้วยความเร็วคงที่) และทำซ้ำรอบนี้เพื่อเลียนแบบการขับขี่จริง ในทำนองเดียวกัน สำหรับแบตเตอรี่ของอุปกรณ์พกพา โหลดสามารถจำลองการคายประจุแบบช่วงๆ ได้ (เช่น 2A เป็นเวลา 5 นาที, 0.5A เป็นเวลา 15 นาที) เพื่อทดสอบอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

การใช้งานนี้มั่นใจได้ว่าสมรรถนะของแบตเตอรี่ที่ทดสอบในห้องปฏิบัติการจะสอดคล้องกับพฤติกรรมในโลกความเป็นจริง ซึ่งเป็นข้อกำหนดสำคัญสำหรับลูกค้าของบริษัทจูไห่จิ่วหยวนในภาคยานยนต์ไฟฟ้าและพลังงานใหม่

ตรวจสอบฟังก์ชันการป้องกันความปลอดภัยของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่มีกลไกความปลอดภัยติดตั้งมา (เช่น การป้องกันกระแสเกิน การป้องกันการคายประจุเกิน) เพื่อป้องกันความเสียหายหรืออันตราย โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ถูกใช้ในการทดสอบฟังก์ชันการป้องกันเหล่านี้ เพื่อให้มั่นใจว่าจะทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ภายใต้สภาวะผิดปกติ

ตัวอย่างเช่น การทดสอบการป้องกันกระแสเกินของแบตเตอรี่ (OCP): โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้จะเพิ่มกระแสคายประจุอย่างค่อยเป็นค่อยไป จนกระทั่งวงจรป้องกันภายในของแบตเตอรี่ทำงานและตัดการทำงาน โหลดจะบันทึกค่ากระแสที่แน่นอนซึ่งระบบป้องกันถูกกระตุ้น เพื่อยืนยันว่าสอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบของแบตเตอรี่หรือไม่ (เช่น OCP ที่ 120A สำหรับแบตเตอรี่ EV)

ในทำนองเดียวกัน สำหรับการทดสอบการป้องกันการคายประจุเกิน: โหลดจะทำการคายประจุแบตเตอรี่ต่ำกว่าขีดจำกัดแรงดันต่ำสุดที่แนะนำ (เช่น 2.5V ต่อเซลล์) เพื่อยืนยันว่าแบตเตอรี่ตัดพลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายถาวร ระบบของ Zhuhai Jiuyuan มีการเสริมชั้นความปลอดภัยเพิ่มเติม โดยการรวมฟังก์ชันหยุดฉุกเฉิน (E-Stop) และการตรวจสอบแรงดัน/กระแสแบบเรียลไทม์ เพื่อให้มั่นใจว่าการทดสอบนั้นปลอดภัยไร้ความเสี่ยง

เร่งการทดสอบอายุการใช้งานรอบของแบตเตอรี่

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ (จำนวนรอบการชาร์จ-ปล่อยประจุที่แบตเตอรี่สามารถทำได้ก่อนที่ความจุจะลดลงเหลือ 80% ของค่ามาตรฐาน) เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพในระยะยาวที่สำคัญ อุปกรณ์โหลดกระแสตรงแบบตั้งโปรแกรมได้เร่งกระบวนการทดสอบนี้โดยการทำให้การชาร์จ-ปล่อยประจุซ้ำๆ เป็นระบบอัตโนมัติ ช่วยลดเวลาที่จำเป็นในการประเมินอายุการใช้งาน

การทดสอบรอบแบบดั้งเดิมอาจใช้เวลานานหลายเดือนหากทำด้วยมือ แต่อุปกรณ์โหลดกระแสตรงแบบตั้งโปรแกรมได้ (เมื่อใช้คู่กับเครื่องชาร์จที่แม่นยำ) จะทำให้กระบวนการเป็นอัตโนมัติ: ปล่อยประจุแบตเตอรี่ผ่านตัวโหลดจนถึงขีดจำกัดล่าง จากนั้นสั่งการให้เครื่องชาร์จชาร์จกลับจนถึงขีดจำกัดบน—และทำซ้ำวงจรนี้ 500, 1000 หรือมากกว่านั้นครั้ง ตัวโหลดจะบันทึกข้อมูลความจุหลังจากแต่ละรอบ ทำให้วิศวกรสามารถติดตามการเสื่อมสภาพของความจุเมื่อเวลาผ่านไป

ระบบของบริษัทจูไห่จิ่วหยวนรองรับการทดสอบวงจรแบบไม่หยุดพักตลอด 24/7 โดยการตั้งค่าหลายช่องทางช่วยให้สามารถทำการทดสอบโมดูลแบตเตอรี่ 8–16 โมดูลพร้อมกันได้ ซึ่งช่วยลดระยะเวลาการทดสอบลงได้สูงสุดถึง 70% เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้ช่องทางเดียว เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานวิจัยและพัฒนา หรือการควบคุมคุณภาพในการผลิตที่มีปริมาณสูง

การทดสอบความต้านทานภายในของแบตเตอรี่

ความต้านทานภายในเป็นตัวบ่งชี้สุขภาพของแบตเตอรี่ที่มองไม่เห็น: ความต้านทานที่สูงขึ้นหมายความว่าแบตเตอรี่สูญเสียพลังงานมากขึ้นในรูปของความร้อน และอาจมีปัญหาในการจ่ายกระแสไฟฟ้าสูง เครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ (programmable dc load) ช่วยในการวัดความต้านทานนี้โดยใช้วิธี "การเปลี่ยนระดับโหลด (load step method)"

นี่คือวิธีการทำงาน: เครื่องโหลดจะประยุกต์ใช้ระดับกระแสไฟฟ้าสองระดับที่แตกต่างกัน (เช่น 10A และ 50A) กับแบตเตอรี่ แล้วบันทึกค่าแรงดันที่ลดลงตามลำดับ จากนั้นใช้กฎของโอห์ม (ความต้านทาน = ความต่างของแรงดัน / ความต่างของกระแส) เพื่อคำนวณค่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น หากกระแส 10A ทำให้แรงดันอยู่ที่ 32V และกระแส 50A ทำให้แรงดันอยู่ที่ 30V ความต้านทานจะเท่ากับ (32V – 30V) / (50A – 10A) = 0.05Ω

การใช้งานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่ที่เริ่มเสื่อมสภาพ—ความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นบ่อยครั้งเป็นสัญญาณของความล้มเหลวที่จะเกิดขึ้น ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถระบุหน่วยที่มีปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ

เหตุใดจึงควรเลือกเครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้จาก Zhuhai Jiuyuan สำหรับการทดสอบแบตเตอรี่?

Zhuhai Jiuyuan เชี่ยวชาญด้านอุปกรณ์ทดสอบสมรรถนะแบตเตอรี่ และเครื่องโหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมได้ (อยู่ในซีรีส์ SDCBUS) ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการทดสอบแบตเตอรี่พลังงานใหม่และ EV—ไม่มีความสามารถในการทดสอบระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม, อินเวอร์เตอร์ UPS หรือเครื่องมือแม่นยำ (สอดคล้องกับจุดเน้นของบริษัท) ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่:

• ความแม่นยำสูง: การควบคุมกระแส ±0.05% และการวัดแรงดัน ±0.05% ทำให้มั่นใจได้ถึงข้อมูลการทดสอบที่เชื่อถือได้
• การจำลองสถานการณ์จริง: รองรับโปรไฟล์โหลดแบบไดนามิก เพื่อให้สอดคล้องกับการใช้งานใน EV, ระบบกักเก็บพลังงาน และอุปกรณ์ผู้บริโภค
• ความสามารถในการขยายขนาด: มีหลายช่องทางและสามารถต่อประสานกันได้ เพื่อจัดการทั้งโมดูลขนาดเล็กและแพ็คขนาดใหญ่
• สำหรับธุรกิจและห้องปฏิบัติการที่ต้องการทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ การใช้โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมมิ่งจาก Zhuhai Jiuyuan ช่วยเปลี่ยนกระบวนการทดสอบที่ซับซ้อนให้กลายเป็นกระบวนการที่ราบรื่นและเชื่อถือได้

สำหรับธุรกิจและห้องปฏิบัติการที่ต้องการทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ การใช้โหลดกระแสตรงแบบโปรแกรมมิ่งจาก Zhuhai Jiuyuan ช่วยเปลี่ยนกระบวนการทดสอบที่ซับซ้อนให้กลายเป็นกระบวนการที่ราบรื่นและเชื่อถือได้