Sfide della batteria dei test
Le batterie agli ioni di litio possono essere utilizzate sia in piccoli dispositivi elettronici che in applicazioni molto grandi, quindi possono variare notevolmente in termini di dimensioni, tensione e forma. Tuttavia, questa ampiezza significa che i produttori di batterie devono acquistarle e mantenerle batteria di testS soluzioni per ciascun tipo di batteria. L'investimento di capitale associato può diventare molto grande, contabilizzare direttamente 20 percentuale del costo finale della batteria.
Chiaramente, c'è bisogno di a batteria di testS soluzioneS in grado di gestire una gamma più ampia di tensioni della batteria, capacità, e dimensioni fisiche. Creare un impianto di prova universale e completo è impegnativo perché il mercato illustrato in Ffigura sotto richiede una soluzione economicamente vantaggiosa.
Una batteria di prova è composta da una serie di test somministrati per valutare diversi aspetti del funzionamento di un bambino o di un adulto
Proprio come qualsiasi altro dispositivo, le batterie devono essere testate per determinare se sono idonei al volo. Questo è, per determinare se funzioneranno correttamente quando richiesto in condizioni normali e ancor più quando necessario in situazioni di emergenza.
I metodi di test vanno dalla lettura della tensione, per misurare la resistenza interna mediante un metodo a impulsi o con impedenza CA, al conteggio di Coulomb, e scattare un'istantanea della batteria chimica con la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS).
Sfide della batteria dei test
Dopo il processo di assemblaggio della batteria, ogni batteria agli ioni di litio subisce un processo di ricarica graduale affinché forma una membrana elettrolitica solida (ESSERE) strato. Così è è fondamentale per il funzionamento a lungo termine delle batterie agli ioni di litio. Se questo processo non è adeguatamente controllato, la batteria può perdere fino a 50% della sua capacità. Perciò, l'attrezzatura di prova deve essere in grado di controllare accuratamente lo spessore dello strato SEI, che può ridurre le perdite di capacità a meno di 5%. Molte applicazioni utilizzano pacchi batteria costituiti da più celle collegate in serie e configurazioni parallele per ottenere una tensione di uscita più elevata e una maggiore capacità energetica.
Una prova batteria progettato specificamente per un pacco batteria aggiunge la propria complessità. Bperché tutte le celle di una batteria devono essere identiche non solo in termini di dimensioni e capacità, ma anche in parametri come impedenza e durata. Considerati i cambiamenti intrinseci del processo nell'impedenza e nella capacità della batteria, La batteria di tests diventare fondamentale non solo per eliminare le cellule difettose, ma anche per scegliere celle identiche per formare un pacco batteria. Come tutte le cose prodotte in serie, una piccola percentuale di batterie risulterà difettosa. Le caratteristiche potenzialmente esplosive e la densità di accumulo dell'energia delle batterie agli ioni di litio richiedono un'elevata sicurezza operativa durante la carica e la scarica batteria test ambienti. Perciò, il tester della batteria deve includere misure di protezione contro vari guasti del sistema per migliorare la robustezza e l'affidabilità dell'apparecchiatura complessiva.
Quello di oggi batteria l'apparecchiatura di prova è progettata per tipi di batterie specifici. Il test di batterie più grandi richiede più corrente, quindi i tester per batterie richiedono wafer di silicio più grandi, induttori, componenti magnetici e cablaggio, così come fili più spessi. Produttori di batterie che producono piccole celle (con requisiti di corrente inferiori) spesso lasciano inattivi i tester per batterie ad alta corrente utilizzando tester ottimizzati per livelli di corrente inferiori. Avere un tester in grado di testare sia batterie più piccole che più grandi ridurrebbe questa ridondanza e quindi il costo complessivo di produzione delle batterie. Al fine di migliorare il più possibile la capacità e la qualità della batteria, i produttori di batterie migliorano costantemente la curva di carica-scarica durante il processo di formazione della batteria.
Inoltre, perché le apparecchiature di prova possono essere utilizzate per sviluppare nuove tecnologie per le batterie, provare nuove tecnologie e ottenere un vantaggio competitivo, i produttori di batterie si aspettano che i produttori di apparecchiature di prova forniscano più funzionalità. Diamo uno sguardo più da vicino al motivo per cui progettare una soluzione integrata per questa applicazione è così difficile.
Sfide della soluzione di integrazione
I requisiti del tester per batterie sono davvero unici, e non esiste alcun nodo tecnico che consenta ai progettisti di soddisfare tutti i requisiti. Combinare la velocità, energia, e l'accuratezza in un singolo progetto rischia di sacrificare altri aspetti delle prestazioni, o perché non è abbastanza veloce, o non essendo abbastanza preciso, o limitando l'elevata efficienza di trasferimento di corrente. Da un lato, ci sono alcuni requisiti per l'alimentazione delle batterie agli ioni di litio. L'efficienza del processo è una considerazione fondamentale a causa degli elevati livelli di energia necessari da trasferire quando una batteria viene caricata e scaricata. D'altra parte, ci sono requisiti di precisione. Non si limita a convertire l’energia e a trasferirla alla batteria, o dalla batteria all'alimentatore.
Il processo deve essere estremamente preciso. È sempre stato difficile progettare un prodotto in grado di fornire elevata potenza con grande precisione. Le tecnologie utilizzate nei prodotti di potenza si concentrano sull'ottenimento di basse resistenze di conduzione drain-source e condensatori di gate per fornire maggiore potenza a basso costo. Le tecniche utilizzate nei prodotti di precisione mirano a ottenere basse tensioni di offset e derive introducendo altre fasi nel processo di produzione, che può aumentare il costo dei circuiti integrati (circuiti integrati). I prodotti di potenza progettati con tecniche di precisione possono essere adatti a bassi livelli di potenza in cui il transistor ad effetto di campo di potenza di commutazione (FET) ha una piccola area rispetto al resto del circuito. Tuttavia, per applicazioni ad alta corrente superiore a 1A, integrare i FETS di potenza sullo stesso foglio nudo con il resto del circuito di precisione non è ottimale. perché la dimensione dei FEt di potenza è relativamente grande rispetto al resto del circuito. A questo punto, i FET discreti diventano una soluzione più logica.
Conclusione
L’ampia varietà di batterie agli ioni di litio oggi disponibili richiede batteria di testS attrezzature flessibili e complete. Ma quello Ancora può essere molto preciso senza il costo elevato delle batterie di grandi dimensioni, fasi multiple e componenti aggiuntivi. Il progetto di riferimento del tester per batterie modulari mostra i problemi di elevata precisione, corrente elevata, l'alta velocità e la flessibilità possono essere risolte senza grandi investimenti in apparecchiature di test delle batterie. Invece di investire in più architetture per diversi livelli attuali, ora testi una serie di correnti in modo che i dispositivi ad alta corrente non siano più inattivi durante il test delle batterie a bassa corrente. Questo progetto di riferimento consente di risparmiare denaro investendo in apparecchiature di test delle batterie a corrente inferiore, fornendo al contempo la capacità e la flessibilità di testare applicazioni ad alta corrente senza sacrificare la precisione.
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