การทดสอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง
เครื่องบันทึกข้อมูลที่เหมาะสำหรับการบันทึกข้อมูลแรงดันและอุณหภูมิของเซลล์
การทดสอบการชาร์จ/คายประจุแบตเตอรี่ดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของการทดสอบประสิทธิภาพระหว่างการพัฒนาเซลล์แบตเตอรี่ โมดูล และแพ็ค และในระหว่างขั้นตอนการประเมิน การทดสอบประเภทนี้ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ตลอดจนอายุการใช้งาน มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาแบตเตอรี่ที่ปลอดภัย ประสิทธิภาพสูง และในการตรวจสอบประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ในการทดสอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ ช่างเทคนิคจะทดสอบแรงดันไฟฟ้าหรืออุณหภูมิที่ผิดปกติที่อ่านได้ในแต่ละเซลล์ และประเมินคุณลักษณะของแบตเตอรี่ เนื่องจากความแปรปรวนในลักษณะเฉพาะของเซลล์อาจทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่ลดลง จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบพฤติกรรมของแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิในระดับเซลล์ เพื่อลดเวลาในการชาร์จและขยายระยะทางของยานพาหนะ ผู้ผลิตจึงกำลังพัฒนาชุดแบตเตอรี่แรงดันสูงสำหรับใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) บทความนี้จะแนะนำเครื่องบันทึกข้อมูลที่เหมาะสำหรับการทดสอบการชาร์จ/คายประจุของชุดแบตเตอรี่มาตรฐาน 400 V และชุดแบตเตอรี่ 800 V ที่กำลังจำหน่ายในเชิงพาณิชย์อยู่แล้ว
ประสิทธิภาพเครื่องบันทึกข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการทดสอบนี้
แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่จะต่ำที่ประมาณ 4 V แต่การวัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ 800 V ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจากขั้วต่อลงดินที่ 800 V DC หรือมากกว่า ชุดแบตเตอรี่ 800 V ประกอบด้วยเซลล์ประมาณ 200 เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม จำเป็นต้องใช้ช่องประมาณ 400 ช่องเพื่อวัดแรงดันและอุณหภูมิของเซลล์ทั้งหมด
จำเป็นต้องมีความสามารถในการวัดและประสิทธิภาพดังต่อไปนี้เพื่อทำการทดสอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่:
การวัดชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง
- ประสิทธิภาพของฉนวนสูงของเครื่องมือวัด
- ขยายจำนวนช่องของเครื่องดนตรีได้
ความน่าเชื่อถือของข้อมูล
- ความสามารถในการจับภาพข้อมูลแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิโดยละเอียด
- มาตรการรับมือเพื่อต่อสู้กับเสียงรบกวนจากอุปกรณ์ใกล้เคียง
การวิเคราะห์ข้อมูล
ความสามารถในการส่งออกข้อมูลแบบเรียลไทม์
ในส่วนของประสิทธิภาพของฉนวนนั้น จำเป็นต้องมีความระมัดระวังเป็นพิเศษเกี่ยวกับความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามโมดูลการวัดที่เชื่อมต่ออยู่และระหว่างขั้วต่อของอุปกรณ์กับสายดินนั้นไม่เหมือนกับแรงดันไฟฟ้าที่ทนได้ของเครื่องมือ แรงดันไฟฟ้าทนคือแรงดันไฟฟ้าที่สามารถจ่ายให้กับอุปกรณ์เป้าหมายที่กำหนดเป็นเวลา 1 นาทีขณะปิดเครื่องโดยไม่สร้างความเสียหายระหว่างการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทน เนื่องจากการได้รับแรงดันไฟฟ้าทนไม่ได้หมายความว่าสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีปัญหา แม้แต่ผลิตภัณฑ์ที่โฆษณาว่าแรงดันไฟฟ้าทน 800 V ก็ไม่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในการตั้งค่าที่ใช้แรงดันไฟฟ้า 800 V อย่างต่อเนื่องทั่วทั้งโมดูล หรือระหว่างขั้วอุปกรณ์กับสายดิน
เครื่องบันทึกข้อมูลที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในการทดสอบการประจุ/การคายประจุแบตเตอรี่
ฮิโอกิ Data Logger LR8101 และ LR8102 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในการทดสอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าสูงในปัจจุบัน เพียงรวมโมดูลการวัด M7100 และ M7102 ได้มากเท่าที่จำเป็น โดยพิจารณาจากประสิทธิภาพของฉนวน ความเร็วในการสุ่มตัวอย่าง และจำนวนช่องสัญญาณที่จำเป็น
| เครื่องบันทึกข้อมูล LR8101 | เครื่องบันทึกข้อมูล LR8102 |
|---|---|
| เชื่อมต่อโมดูลการวัดได้สูงสุด 10 โมดูลเข้ากับเครื่องบันทึก 1 เครื่อง | |
| การถ่ายโอนข้อมูลแบบแลน | ซิงโครไนซ์ตัวบันทึกได้สูงสุด 10 ตัว |
| - | การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง (UDP) |
| โมดูลแรงดันไฟฟ้า/อุณหภูมิ M7100 | โมดูลแรงดัน/อุณหภูมิ M7102 | |
|---|---|---|
| ช่อง | 15 ช่อง (แรงดัน/อุณหภูมิ) | 30 ช่อง (แรงดัน/อุณหภูมิ) |
| ประสิทธิภาพของฉนวน |
|
|
| อัตราการสุ่มตัวอย่าง (ช่วงรีเฟรชข้อมูล) | 5 ms* (เมื่อใช้ 1 ch ถึง 8 ch) 10 ms ถึง 10 วินาที (เมื่อใช้ 9 ch ถึง 15 ch) | 10 ms (เมื่อใช้ 1 ch ถึง 15 ch) 20 ms ถึง 10 วินาที (เมื่อใช้ 16 ch ถึง 30 ch) |
*ช่วงแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น (อุณหภูมิ: ตั้งแต่ 10 ms)
Data Logger LR8101 และ LR8102 สามารถวัดและบันทึกอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ได้อย่างปลอดภัยและมีรายละเอียด เครื่องบันทึกสามารถใช้ร่วมกับโมดูลการวัดเพื่อขยายจำนวนช่องสัญญาณอินพุตเป็นสูงสุด 3,000 ช่องได้อย่างง่ายดาย ด้วยประสิทธิภาพของฉนวน 1500 V DC CAT II ที่เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย EN IEC 61010 เครื่องบันทึกเหล่านี้จึงสามารถวัดระบบไฟฟ้าแรงสูงได้อย่างปลอดภัย สามารถบันทึกความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าโดยละเอียดได้ที่ความละเอียดสูงด้วยความเร็วสุ่มตัวอย่างสูงสุดที่ 5 ms นอกจากนี้ LR8102 ยังสามารถส่งออกข้อมูลที่วัดด้วยความเร็วสูงได้ครั้งละหนึ่งจุดข้อมูล ความสามารถนี้ช่วยให้คุณตรวจสอบข้อมูลแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิระหว่างการทดสอบการชาร์จ/คายประจุแบบเรียลไทม์
มีเหตุผลห้าประการว่าทำไม LR8101 และ LR8102 จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในการทดสอบประจุ/การคายประจุ:
1. เครื่องมือสามารถขยายได้สูงเนื่องจากสามารถเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณได้อย่างง่ายดาย
ทั้งเครื่องบันทึกข้อมูลและโมดูลการวัดมีให้เลือกสองประเภท สามารถเพิ่มจำนวนช่องได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มโมดูล นอกจากนี้ หากคุณใช้ LR8102 ตัวบันทึกสูงสุด 10 ตัวก็สามารถทำการสุ่มตัวอย่างแบบซิงโครไนซ์ได้ ด้วยการรวม LR8102 เข้ากับ M7102 คุณสามารถขยายจำนวนช่องสัญญาณได้สูงสุด 3000 ช่อง รูปภาพด้านล่างแสดงระบบที่เครื่องมือ LR8102 จำนวน 10 เครื่อง ซึ่งแต่ละเครื่องมีโมดูล MR7102 จำนวน 10 โมดูล ได้รับการซิงโครไนซ์โดยใช้สายเคเบิลเชื่อมต่อแบบออปติก (20 มิลลิวินาที) การสุ่มตัวอย่าง) (ความเร็วในการสุ่มตัวอย่างจะถูกจำกัดตามจำนวนช่องสัญญาณที่ใช้งาน)
2. ทำการวัดได้อย่างปลอดภัยด้วยประสิทธิภาพของฉนวน 1500 V DC CAT II ที่เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย EN IEC 61010
เมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าในเซลล์แบตเตอรี่หรือวัดอุณหภูมิอิเล็กโทรด จะมีการใช้แรงดันไฟฟ้าสูงระหว่างขั้วต่อกับสายดิน (ระหว่างช่องอินพุตและสายดิน) และระหว่างโมดูลการวัด หน่วยแรงดันไฟฟ้า/อุณหภูมิ ฮิโอกิ M7100 ใช้หม้อแปลงแยกที่ออกแบบใหม่เพื่อให้ได้ฉนวน 1500 V DC ระหว่างช่องอินพุตและสายดิน รับประกันความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือด้วยความสามารถของอุปกรณ์ในการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าสูงไม่เพียงแต่คงที่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟกระชากชั่วคราวด้วย
M7100
แรงดันไฟฟ้าพิกัดสูงสุดระหว่างช่อง: 300 V DC
แรงดันไฟฟ้าที่พิกัดสูงสุดลงดิน: 1500 V DC, 1000 V AC (CAT II)
แรงดันไฟฟ้าพิกัดสูงสุดระหว่างโมดูล: 1500 V DC, 1000 V AC
M7102
แรงดันไฟฟ้าพิกัดสูงสุดระหว่างช่อง: 300 V DC
แรงดันไฟฟ้าที่พิกัดสูงสุดลงดิน: 600 V DC, 600 V AC (CAT II)
แรงดันไฟฟ้าพิกัดสูงสุดระหว่างโมดูล: 600 V DC, 600 V AC
3. บันทึกความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่ความละเอียดสูงด้วยความสามารถในการสุ่มตัวอย่างความเร็วสูง
โมดูลการวัด M7100 ให้ความเร็วในการสุ่มตัวอย่างสูงสุด 5 ms ในขณะที่ M7102 ให้ความเร็วในการสุ่มตัวอย่างสูงสุด 10 ms (ในทั้งสองกรณี ความเร็วในการสุ่มตัวอย่างจะแตกต่างกันไปตามจำนวนช่องสัญญาณที่ใช้ต่อโมดูล) เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถบันทึกความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่โดยละเอียด แต่ละโมดูลมีตัวแปลง AD ความละเอียด 18 บิต เป็นผลให้สามารถเพิ่มโมดูลได้โดยไม่กระทบต่อความเร็วการสุ่มตัวอย่างสูงสุด นอกจากนี้ โมดูลยังได้รับการออกแบบเพื่อให้มีความต้านทานอินพุต 100 MΩ ในช่วง 2 V และ 6 V เพื่อลดกระแสรั่วไหลจากแบตเตอรี่ไปยังเครื่องบันทึกข้อมูล ด้วยวิธีเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการสุ่มตัวอย่างความเร็วสูงและความละเอียดสูง การตั้งค่าจึงสามารถจับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าโดยละเอียดได้
ความละเอียดและความแม่นยำในการวัด
เมื่อใช้ช่วง 2 V fs: ความละเอียด 20 μV และความแม่นยำ ±1 mV
เมื่อใช้ช่วง 6 V fs: ความละเอียด 60 μV และความแม่นยำ ±3 mV
4. ปรับปรุงความต้านทานทางเสียงและการวัดที่แม่นยำและเสถียร
เครื่องทดสอบการชาร์จ/คายประจุซึ่งจัดการกับแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสขนาดใหญ่ มีแนวโน้มที่จะสร้างเสียงรบกวน ดังนั้น การวัดโดยอุปกรณ์ใกล้เคียงระหว่างการทดสอบการชาร์จ/การคายประจุจึงมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากเสียงรบกวน เครื่องบันทึกข้อมูล LR8101 และ LR8102 มีความต้านทานสัญญาณรบกวนสูง แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและสัญญาณรบกวนความถี่สูง ก็สามารถวัดได้อย่างมีเสถียรภาพ โดยค่าที่วัดได้จะไม่เปลี่ยนแปลงหรือผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ
5. ข้อมูลแรงดันขาออกและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ระหว่างการทดสอบ
ในการเก็บข้อมูลที่วัดได้ด้วยระบบจำลองการควบคุมแบตเตอรี่ จำเป็นต้องส่งข้อมูลไปยังระบบด้วยความเร็วสูง โดยปกติแล้ว คำสั่งการสื่อสารจะใช้ในการส่งข้อมูลจากเครื่องบันทึกข้อมูลไปยังระบบดังกล่าว ความเร็วที่สามารถบันทึกข้อมูลโดยใช้คำสั่งข้อความนั้นจำกัดอยู่ที่รอบที่มีตั้งแต่สิบมิลลิวินาทีถึงหลายร้อยมิลลิวินาที
รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างการวัดและกำหนดเวลาเอาต์พุตข้อมูลโดยใช้เครื่องบันทึกข้อมูลทั่วไป แม้ว่าค่าแรงดันไฟฟ้าจะเกินเกณฑ์โดย t7 แต่จะไม่สามารถรับข้อมูลดังกล่าวได้จนกว่าจะถึง t9
รูปที่ 2 แสดงระยะเวลาที่ข้อมูลสำหรับการวัดที่ทำด้วย Data Logger LR8102 จะถูกส่งออก LR8102 ใช้โปรโตคอลการสื่อสาร UDP ทำให้สามารถส่งข้อมูลออกด้วยความเร็วสูง ข้อมูลการวัดจะถูกส่งออกทีละจุดข้อมูล ช่วยให้วิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดได้แบบเรียลไทม์ แม้แต่ข้อมูลสำหรับ t7 เมื่อเกินค่าเกณฑ์ก็สามารถรับได้ทันที
ตัวอย่างการตั้งค่าเครื่องบันทึกข้อมูล
เครื่องบันทึกข้อมูลจะรวมกับโมดูลการวัด ผู้ใช้เลือกประเภทของเครื่องมือและจำนวนโมดูลที่จะเชื่อมต่อโดยพิจารณาจากประสิทธิภาพของฉนวนที่จำเป็น ความเร็วในการสุ่มตัวอย่าง และจำนวนช่องสัญญาณ ความเร็วในการสุ่มตัวอย่างจะแตกต่างกันไปตามจำนวนช่องสัญญาณที่ใช้ต่อโมดูล
การใช้งานมาตรฐาน: ชุดแบตเตอรี่ 400 V (4 V × 100 เซลล์)
ในส่วนนี้จะแนะนำตัวอย่างการตั้งค่าเครื่องมือสำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิในแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ 400 V และถ่ายโอนข้อมูลไปยังเครื่องทดสอบการชาร์จ/คายประจุ M7102 เครื่องเดียวสามารถวัดได้ถึง 30 ช่อง การตั้งค่าการวัดนี้สามารถทำได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำทั้งในแง่ของการลงทุนและพื้นที่
การกำหนดค่าเครื่องมือ
เครื่องบันทึกข้อมูล LR8101 × 1
โมดูลแรงดันไฟฟ้า/อุณหภูมิ M7102 × 7
เงื่อนไขการวัด
จำนวนช่อง: 100 แรงดัน + 100 อุณหภูมิ
ความเร็วในการสุ่มตัวอย่าง (ช่วงรีเฟรชข้อมูล): 100 ms
ช่วงเวลาการถ่ายโอนข้อมูล: 200 ms*
การสื่อสารข้อมูล: การถ่ายโอนคำสั่งข้อความบน LAN
*ช่วงเวลาการถ่ายโอนข้อมูลด้วยคำสั่งข้อความถูกจำกัดด้วยจำนวนโมดูลการวัดในการตั้งค่า
ระบบการประเมินขั้นสูง: ชุดแบตเตอรี่ 800 V (4 V × 200 เซลล์)
ส่วนนี้จะแนะนำตัวอย่างการตั้งค่าเครื่องมือสำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิในแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่แรงดันสูง 800 V และถ่ายโอนข้อมูลไปยังระบบการชาร์จ/คายประจุแบบเรียลไทม์ เครื่องบันทึก LR8102 สามารถเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลออปติกเพื่อซิงโครไนซ์การวัดค่ากับเครื่องมือต่างๆ ได้สูงสุด 10 รายการ M7100 รับประกันความปลอดภัยสำหรับการทดสอบแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงด้วยประสิทธิภาพของฉนวน 1500 V DC CAT II ในช่วงแรงดันไฟฟ้า หากโมดูลใดๆ ใช้งานไม่เกิน 8 ช่อง การวัดจะทำที่ช่วงเวลารีเฟรชข้อมูลสูงสุด 5 ms และข้อมูลทั้งหมดสามารถถ่ายโอนได้แบบเรียลไทม์ สามารถตรวจสอบค่าแรงดันไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยระบบการชาร์จ/คายประจุ โดยมีความล่าช้าต่ำ
การกำหนดค่าเครื่องมือ
เครื่องบันทึกข้อมูล LR8102 × 4
โมดูลแรงดันไฟฟ้า/อุณหภูมิ M7100 × 39
สายเชื่อมต่อออปติคัล L6101 × 4
สายเชื่อมต่อออปติคอล L6102 × 1
(สายเคเบิลเชื่อมต่อแบบออปติคอลไม่จำเป็น หากสัญญาณการสุ่มตัวอย่างภายนอกถูกป้อนแบบขนานจากเครื่องทดสอบการชาร์จ/คายประจุ)
เงื่อนไขการวัด
จำนวนช่อง: 200 แรงดัน + 200 อุณหภูมิ
ความเร็วในการสุ่มตัวอย่าง (ช่วงรีเฟรชข้อมูล): 5 ms (แรงดันไฟฟ้า), 10 ms (อุณหภูมิ)
ช่วงเวลาการถ่ายโอนข้อมูล: 5 ms
การสื่อสารข้อมูล: การถ่ายโอนข้อมูลแบบเรียลไทม์บนพื้นฐาน UDP
สรุป
ฮิโอกิ Data Loggers LR8101 และ LR8102 และโมดูลการวัด M7100 และ M7102 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในการทดสอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพของฉนวนที่แข็งแกร่งช่วยเพิ่มความปลอดภัย และการวัดที่เชื่อถือได้และความสามารถในการบันทึกข้อมูลที่แม่นยำ ให้การสนับสนุนแบตเตอรี่ด้านหลังและการพัฒนาระบบอุปกรณ์ต่อพ่วง
กรุณาเยี่ยมชมเว็บไซต์ ของฮิโอกิ เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้
คำขอหน่วยสาธิตและคำถามเกี่ยวกับการสมัครควรส่งตรงไปยังตัวแทน ฮิโอกิ ที่ใกล้คุณที่สุดผ่าน แบบฟอร์มติดต่อของเรา
