Pengujian Pengisian/Pengosongan Baterai Tegangan Tinggi

Pencatat Data Ideal untuk Merekam Data Tegangan dan Suhu Sel

Pengujian pengisian/pengosongan baterai dilakukan sebagai bagian dari pengujian kinerja selama pengembangan sel baterai, modul, dan paket serta selama tahap evaluasi. Jenis pengujian ini memungkinkan produsen memeriksa kinerja pengisian dan pengosongan baterai serta masa pakainya. Ini memainkan peran penting dalam pengembangan baterai yang aman dan berkinerja tinggi serta dalam verifikasi kinerja produk jadi. Dalam pengujian pengisian/pengosongan paket baterai, teknisi menguji pembacaan tegangan atau suhu yang tidak wajar di setiap sel dan mengevaluasi karakteristik baterai. Karena variabilitas dalam karakteristik sel dapat menyebabkan penurunan kinerja baterai secara keseluruhan, sangat penting untuk memastikan perilaku tegangan dan suhu pada tingkat sel. Untuk mengurangi waktu pengisian daya dan memperluas jangkauan kendaraan, produsen mengembangkan paket baterai bertegangan lebih tinggi untuk digunakan pada kendaraan listrik (EV). Artikel ini memperkenalkan data logger yang ideal untuk pengujian pengisian/pengosongan baterai standar 400 V serta baterai 800 V, yang sudah dikomersialkan.

Kinerja data logger diperlukan oleh pengujian ini

Meskipun tegangan masing-masing sel dalam baterai rendah, yaitu sekitar 4 V, mengukur tegangan sel dalam baterai 800 V, misalnya, memerlukan instrumen dengan tegangan pengenal terminal-ke-bumi maksimum sebesar 800 V DC atau lebih besar. Sebuah baterai 800 V terdiri dari sekitar 200 sel yang dihubungkan secara seri. Sekitar 400 channel diperlukan untuk mengukur tegangan dan suhu semua sel.

Kemampuan dan kinerja pengukuran seperti berikut ini diperlukan untuk melakukan pengujian pengisian/pengosongan baterai:

Pengukuran paket baterai tegangan tinggi
- Kinerja insulasi tinggi pada instrumen pengukuran
- Perluasan jumlah channel instrumen

Keandalan data
- Kemampuan untuk menangkap data tegangan dan suhu secara rinci
- Penanggulangan untuk memerangi kebisingan dari perangkat di sekitar

Analisis data
Kemampuan untuk mengeluarkan data secara real time

Sehubungan dengan kinerja isolasi, perhatian khusus diperlukan sehubungan dengan fakta bahwa tegangan pada modul pengukuran yang terhubung dan antara terminal instrumen dan bumi tidak sama dengan tegangan ketahanan instrumen. Tegangan ketahanan adalah tegangan yang dapat diterapkan ke perangkat target tertentu selama 1 menit saat dimatikan tanpa merusaknya selama pengujian tegangan ketahanan. Karena memiliki tegangan ketahanan tertentu tidak berarti tegangan dapat diterapkan terus menerus tanpa masalah, bahkan produk yang mengiklankan tegangan ketahanan 800 V tidak mampu mengukur tegangan baterai dalam pengaturan di mana tegangan 800 V diterapkan secara terus menerus ke seluruh modul. atau antara terminal instrumen dan bumi.

Pencatat data yang ideal untuk digunakan dalam pengujian pengisian/pengosongan baterai

*Rentang tegangan saja (suhu: dari 10 ms)

Data Logger LR8101 dan LR8102 dapat mengukur dan mencatat suhu dan tegangan masing-masing sel baterai dengan cara yang aman dan terperinci. Logger dapat dikombinasikan dengan modul pengukuran untuk dengan mudah memperluas jumlah channel masukan hingga maksimum 3.000 channel. Berkat kinerja insulasi CAT II 1500 V DC yang sesuai dengan standar keselamatan EN IEC 61010, logger ini dapat mengukur sistem tegangan tinggi dengan aman. Mereka dapat menangkap fluktuasi tegangan secara detail pada resolusi tinggi berkat kecepatan pengambilan sampel maksimum 5 ms. Selain itu, LR8102 mampu mengeluarkan data terukur dengan kecepatan tinggi, satu titik data dalam satu waktu. Kemampuan ini memungkinkan Anda memantau data voltase dan suhu selama pengujian pengisian/pengosongan secara real time.

Ada lima alasan mengapa LR8101 dan LR8102 ideal untuk digunakan dalam pengujian pengisian/pengosongan:

1. Instrumen sangat dapat diperluas karena jumlah channel dapat ditingkatkan dengan mudah
Modul data logger dan pengukuran tersedia dalam dua jenis. Jumlah channel dapat dengan mudah ditingkatkan dengan menambahkan modul. Selain itu, jika Anda menggunakan LR8102, hingga 10 logger dapat melakukan pengambilan sampel tersinkronisasi. Dengan menggabungkan LR8102 dengan M7102, Anda dapat menambah jumlah channel hingga maksimum 3000. Gambar di bawah mengilustrasikan sistem di mana 10 instrumen LR8102, masing-masing dilengkapi dengan 10 modul MR7102, telah disinkronkan menggunakan kabel sambungan optik (20 ms contoh). (Kecepatan pengambilan sampel dibatasi oleh jumlah channel yang digunakan.)

2. Lakukan pengukuran dengan aman berkat kinerja isolasi 1500 V DC CAT II yang memenuhi standar keselamatan EN IEC 61010
Saat mengukur tegangan dalam sel baterai atau mengukur suhu elektroda, tegangan tinggi akan diterapkan antara terminal dan bumi (antara channel masukan dan bumi) dan antara modul pengukuran. Unit Tegangan/Suhu Hioki M7100 menggunakan trafo isolasi yang dirancang baru untuk mencapai insulasi 1500 V DC antara channel input dan bumi. Keamanan dan keandalan terjamin berkat kemampuan perangkat untuk menahan tidak hanya tegangan tinggi yang stabil, tetapi juga lonjakan tegangan sementara.

M7100
Tegangan pengenal maksimum antar channel: 300 V DC
Tegangan terukur maksimum ke bumi: 1500 V DC, 1000 V AC (CAT II)
Tegangan pengenal maksimum antar modul: 1500 V DC, 1000 V AC

M7102
Tegangan pengenal maksimum antar channel: 300 V DC
Tegangan terukur maksimum ke bumi: 600 V DC, 600 V AC (CAT II)
Tegangan pengenal maksimum antar modul: 600 V DC, 600 V AC

3. Menangkap fluktuasi tegangan pada resolusi tinggi berkat kemampuan pengambilan sampel berkecepatan tinggi
Modul pengukuran M7100 memberikan kecepatan pengambilan sampel maksimum 5 ms, sedangkan M7102 memberikan kecepatan pengambilan sampel maksimum 10 ms. (Dalam kedua kasus tersebut, kecepatan pengambilan sampel berbeda berdasarkan jumlah channel yang digunakan per modul.) Untuk memastikan fluktuasi tegangan sel baterai dapat ditangkap secara detail, setiap modul memiliki konverter AD beresolusi 18-bit. Hasilnya, modul dapat ditambahkan tanpa mengurangi kecepatan pengambilan sampel maksimum. Selain itu, modul dirancang untuk memberikan resistansi input 100 MΩ dalam rentang 2 V dan 6 V untuk meminimalkan kebocoran arus dari baterai ke data logger. Dengan cara ini—terutama berkat kemampuan pengambilan sampel berkecepatan tinggi dan resolusi tinggi—penyiapan dapat menangkap fluktuasi voltase secara detail.

Resolusi dan akurasi pengukuran
Saat menggunakan rentang 2 V fs: resolusi 20 μV dan akurasi ±1 mV
Saat menggunakan rentang 6 V fs: resolusi 60 μV dan akurasi ±3 mV

4. Peningkatan ketahanan kebisingan dan pengukuran yang stabil dan akurat
Penguji pengisian/pengosongan, yang menangani tegangan tinggi dan arus besar, rentan menimbulkan kebisingan. Akibatnya, pengukuran dengan perangkat terdekat selama pengujian pengisian/pengosongan rentan terhadap efek kebisingan. Data Logger LR8101 dan LR8102 memberikan ketahanan terhadap kebisingan yang tinggi. Bahkan dalam lingkungan kebisingan bertegangan tinggi dan berfrekuensi tinggi, mereka mampu melakukan pengukuran yang stabil di mana nilai terukur tidak bergeser atau berfluktuasi secara signifikan.

5. Output data tegangan dan suhu secara real time selama pengujian
Untuk menangkap data terukur dengan sistem simulasi kontrol baterai, data perlu dikeluarkan ke sistem dengan kecepatan tinggi. Biasanya, perintah komunikasi digunakan untuk mengirim data dari data logger ke sistem tersebut. Kecepatan pengambilan data menggunakan perintah teks dibatasi pada siklus yang berkisar dari puluhan milidetik hingga beberapa ratus milidetik.

Gambar 1 memberikan contoh pengukuran dan waktu keluaran data menggunakan data logger yang khas. Meskipun nilai tegangan melebihi ambang batas sebesar t7, data tersebut tidak dapat diperoleh hingga t9.

Gambar 2 mengilustrasikan waktu keluaran data pengukuran yang dilakukan dengan Data Logger LR8102. LR8102 menggunakan protokol komunikasi UDP, yang memungkinkannya mengeluarkan data dengan kecepatan tinggi. Data pengukuran dikeluarkan satu titik data pada satu waktu, sehingga semua data dapat dianalisis secara real-time. Bahkan data untuk t7, ketika nilai ambang batas terlampaui, dapat segera diperoleh.

 

Contoh pengaturan data logger

Pencatat data digabungkan dengan modul pengukuran. Pengguna memilih jenis instrumen dan jumlah modul yang akan dihubungkan berdasarkan kinerja insulasi yang diperlukan, kecepatan pengambilan sampel, dan jumlah channel. Kecepatan pengambilan sampel berbeda berdasarkan jumlah channel yang digunakan per modul.

Aplikasi standar: baterai 400 V (4 V × 100 sel)
Bagian ini memperkenalkan contoh pengaturan instrumen untuk mengukur tegangan dan suhu pada setiap sel dalam baterai 400 V dan mentransfer data ke penguji pengisian/pengosongan. Satu M7102 dapat mengukur hingga 30 channel. Pengaturan pengukuran ini dapat diterapkan dengan biaya rendah baik dari segi investasi maupun ruang.

Konfigurasi instrumen
Pencatat Data LR8101 × 1
Modul Tegangan/Suhu M7102 × 7

Kondisi pengukuran
Jumlah channel: 100 tegangan + 100 suhu
Kecepatan pengambilan sampel (interval penyegaran data): 100 ms
Interval transfer data: 200 ms*
Komunikasi data: transfer perintah teks berbasis LAN
*Interval transfer data transfer perintah teks dibatasi oleh jumlah modul pengukuran dalam pengaturan.

 

Sistem evaluasi lanjutan: baterai 800 V (4 V × 200 sel)
Bagian ini memperkenalkan contoh pengaturan instrumen untuk mengukur tegangan dan suhu pada setiap sel dalam baterai bertegangan tinggi 800 V dan mentransfer data ke sistem pengisian/pengosongan secara real-time. Logger LR8102 dapat dihubungkan dengan kabel optik untuk menyinkronkan pengukuran hingga 10 instrumen. M7100 menjamin keamanan untuk pengujian baterai tegangan tinggi dengan kinerja insulasi CAT II 1500 V DC. Dalam rentang tegangan, jika tidak lebih dari 8 channel yang digunakan oleh modul tertentu, pengukuran dilakukan pada interval penyegaran data maksimum 5 ms, dan semua data dapat ditransfer secara real-time. Nilai tegangan total baterai, yang dipantau oleh sistem pengisian/pengosongan, dapat dipantau dengan penundaan rendah

Konfigurasi instrumen
Pencatat Data LR8102 × 4
Modul Tegangan/Suhu M7100 × 39
Kabel Koneksi Optik L6101 × 4
Kabel Koneksi Optik L6102 × 1
(Kabel sambungan optik tidak diperlukan jika sinyal pengambilan sampel eksternal dimasukkan secara paralel dari penguji pengisian/pengosongan.)

Kondisi pengukuran
Jumlah channel: 200 tegangan + 200 suhu
Kecepatan pengambilan sampel (interval penyegaran data): 5 ms (tegangan), 10 ms (suhu)
Interval transfer data: 5 ms
Komunikasi data: transfer data real-time berbasis UDP

Ringkasan

Hioki Data Logger LR8101 dan LR8102 serta modul pengukuran M7100 dan M7102 ideal untuk digunakan dalam pengujian pengisian/pengosongan baterai. Kinerja insulasi yang kuat meningkatkan keselamatan, dan pengukuran yang andal serta kemampuan pengambilan data yang akurat memberikan dukungan untuk bagian belakang baterai dan pengembangan sistem periferal.
Silakan kunjungi situs web Hioki's untuk informasi lebih lanjut tentang produk ini.
Permintaan unit demonstrasi dan pertanyaan tentang aplikasi harus diarahkan ke perwakilan Hioki terdekat Anda melalui formulir kontak kami.

• application_LR8101_Battery_charge-discharge_E1_240122.pdf [1856.85KB]

Daftar Produk Terkait