Semplificazione della complessità dei test automatizzati: test delle prestazioni della batteria dei veicoli elettrici con l'alimentatore PXB

Per registrare i dati di misurazione e controllare le apparecchiature di test, l'esecuzione di software come LabVIEW o PyVISA/Python per test automatizzati può richiedere configurazioni ingombranti e costose. La complessità di queste configurazioni, tuttavia, può aumentare notevolmente con i test sulle batterie dei veicoli elettrici. I test di validazione automobilistica possono essere un'impresa ampia e costosa con ciclatori di batterie, dispositivi di misurazione/registrazione, camere ambientali di grandi dimensioni e sistemi di raffreddamento. Questa infrastruttura è necessaria per garantire che le apparecchiature automobilistiche possano funzionare normalmente nonostante molte potenziali sollecitazioni ambientali, meccaniche ed elettriche durante la vita del veicolo.

I test sulle prestazioni delle batterie dei veicoli elettrici differiscono dai tradizionali test delle batterie con profili di carica CC e CV. Questi test tengono conto, ad esempio, dell'impatto delle armoniche dei convertitori di potenza sul gruppo propulsore del veicolo elettrico e, in ultima analisi, della carica e dello scaricamento della batteria. Anche le caratteristiche di risposta transitoria delle batterie devono essere prese in considerazione durante questi test e richiedono più profili dinamici reali per caricare la batteria. Durante questo test, è utile disporre di un alimentatore in grado di sequenziare ed emettere facilmente queste forme d'onda senza eccessiva complessità del software. L'alimentatore Kikusui PXB è in grado di eseguire facilmente il sequenziamento e di emettere una forma d'onda di prova con un clic di un pulsante grazie al server web integrato. Un datalogger interno può registrare tutte le misurazioni in modo che l'utente possa quindi analizzare le prestazioni della batteria. Questo articolo descrive vari test di ciclo della batteria e come anche i test più complessi possono essere facilmente eseguiti con l'alimentatore PXB.

Le batterie agli ioni di litio (Li-ion) sono spesso la batteria preferita per i veicoli elettrici e sono soggette sia all'invecchiamento calendariale che ciclico. Anche in questo caso il calendario dipende principalmente dalla temperatura e dallo stato di carica (SoC) della batteria. Il SoC è il livello di carica della batteria rispetto a se stessa ed è generalmente espresso in percentuale. Altri meccanismi di invecchiamento si verificano a causa delle operazioni di ricarica e guida, quest'ultima che richiede un profilo di carico dinamico.

I test di ciclo della batteria richiedono di caricare ripetutamente la batteria finché non raggiunge il suo potenziale di accumulo di energia e di scaricarla. Questi test di affidabilità sono costosi e ad alta intensità energetica, poiché possono richiedere mesi di cicli continui. Tutta l'energia scaricata viene spesso dissipata tramite un banco di carico resistivo raffreddato per convezione (liquido o aria forzata). Vari parametri come SoC, temperatura, capacità e profondità di scarica (DoD) vengono misurati dopo ogni ciclo o in diversi punti predeterminati durante ciascun test. I metodi di ricarica possono variare tra diversi metodi: corrente costante (CC), tensione costante (CV), potenza costante (CP) e metodo di ricarica ibrido CC-CV. Un'idea dei vari test eseguiti su diverse tecnologie agli ioni di litio e dei relativi set di dati disponibili al pubblico può essere visualizzata qui. Il metodo ibrido CC-CV spesso utilizzato può essere visto inFigura 1 . La batteria viene caricata con una corrente costante (Ich) che permette alla batteria di raggiungere un livello di tensione preimpostato (Uch). Quindi, Uch viene mantenuto costante mentre la corrente di carica diminuisce gradualmente. Il processo di carica viene quindi interrotto quando la corrente di carica è al di sotto di un livello di interruzione (Iend) che in genere è inferiore al 3% della corrente nominale [1].

Gli alimentatori Kikusui PXB possono eseguire la ricarica CC, CV, CP e CC-CV per analizzare il comportamento in stato stazionario e le prestazioni di durata di diverse topologie di batterie. Va notato che possono verificarsi sovraelongazioni a seconda del rapporto tra l'impedenza del carico e le impostazioni di tensione divise per le impostazioni di corrente (V/I=R) dell'alimentatore. È possibile prevenire i superamenti impostando la priorità della modalità CC quando le batterie sono collegate. La velocità di risposta richiesta dell'alimentatore può essere ottimizzata in base alle condizioni di test e alle specifiche di carico (figura 2).

L'alimentazione bidirezionale offre anche capacità rigenerative in loco, fornendo sia una sorgente che un pozzo per i test di ciclo della batteria. Quando l'alimentazione viene rigenerata all'unità dalla batteria in prova, la potenza del carico viene convertita in potenza riutilizzabile e rigenerata sulla LINEA CA, fornendo potenzialmente rack e apparecchiature di test vicini invece di sprecare energia in eccesso con banchi di carico.