Acelere o teste de baterias de veículos elétricos

O teste de baterias em geral é a verificação da segurança, do desempenho e da qualidade de uma bateria. Os testes são importantes para garantir a qualidade e a segurança da produção e para assegurar o desempenho adequado durante o uso. Também é importante verificar a eficácia de novos desenvolvimentos e garantir melhorias na segurança, no desempenho e na confiabilidade. 

As duas maiores áreas são os testes de desempenho e as caracterizações. 

Os testes de desempenho incluem, por exemplo, ciclos de carga-descarga, nos quais o envelhecimento artificial é simulado para observar a rapidez e a forma com que as baterias envelhecem. Outro exemplo seriam os ciclos de acionamento. Para esses testes, as demandas de corrente ou energia do mundo real são registradas e usadas como entrada de teste. O objetivo é entender como uma bateria recém-desenvolvida se comporta em condições conhecidas e verificar se há uma melhora no desempenho. 

A caracterização se concentra nos parâmetros de uma bateria, que incluem testes de resistência, impedância, capacidade e respostas térmicas. Esses testes serão realizados com o uso de diferentes estímulos e a leitura das respostas. Por exemplo, resistência e impedância. Classicamente, o estímulo é um sinal de corrente e, para a medição da resistência, um pulso de corrente CC é o método mais comum. Durante um período definido, um pulso de corrente é ativado e a resposta de tensão é medida de volta. Com base na corrente conhecida e na tensão medida, a resistência interna para CC pode ser calculada. Isso é conhecido como resistência interna de corrente contínua (DCIR). As medições de impedância podem ser realizadas de forma semelhante, mas, em vez de corrente CC, é usada corrente CA. A impedância para uma determinada frequência pode ser determinada dependendo da frequência escolhida. Se a frequência fixa for substituída por uma varredura, a medição de impedância será considerada como espectroscopia de impedância eletroquímica.  

Para testes elétricos, os seguintes componentes são as partes principais: Um sistema de teste de bateria, uma câmara climática ou de temperatura, equipamento de medição, comunicação e simulação de Rest-Bus, uma unidade de condicionamento e equipamento de segurança. 

O sistema de teste de bateria é uma fonte de alimentação bidirecional de alto desempenho. Ele garante a comunicação com todos os outros componentes de teste enquanto lida com os cenários de teste e as tarefas de caracterização. As medições são coletadas e os resultados do teste são capturados e preparados para análise. 

Os testes de bateria são sempre realizados em uma câmara de teste para garantir a operação segura e permitir testes térmicos e climáticos. A câmara de teste garante a segurança por meio de equipamentos de segurança, como medição redundante de temperatura, sensores de gás e sistemas de detecção, discos de ventilação e ruptura, sistemas de extinção de incêndio, inertização e sistemas de segurança mecânica. Diferentes perfis e condições de temperatura podem ser facilmente obtidos para verificar o comportamento robusto em todas as condições ou para testar o estresse das baterias em condições extremas. Uma subparte do controle climático e de temperatura é a substituição do sistema de resfriamento do veículo. Para pacotes e alguns módulos, é necessário ter um circuito de resfriamento que substitua o sistema de resfriamento do carro. Isso poderia ser usado não apenas para ter uma operação estática, mas os perfis de temperatura poderiam ser programados para simular diferentes cenários e casos de teste.  

Embora o sistema de teste de bateria meça a tensão e a corrente durante o teste, podem ser necessárias medições adicionais, como medições de temperatura, medições de células individuais, canais de entrada e saída (IOs) digitais e analógicos para comunicar e simular comportamentos e comunicação digital de nível superior com o BMS.  

Do ponto de vista da integração, os pacotes e módulos são construídos a partir de células em paralelo e em série. Com isso, os testes são realizados em um nível de tensão e potência muito mais alto do que com as células.  

 Além disso, a integração de células em módulos e pacotes está adicionando componentes que precisam ser testados ou controlados para permitir os testes. O BMS desempenha o papel mais importante ao adicionar um componente de comunicação aos testes. Todos os testes precisam estar alinhados com o BMS e, portanto, um fluxo de comunicação constante está fluindo entre o sistema de teste e o BMS. O BMS não só cuida do equilíbrio das células para garantir carga e descarga uniformes, mas também controla os contatores de saída. A comunicação com o BMS deve testar e verificar sua reação a determinadas condições, mas também é necessário garantir a operação adequada executando os testes. Um exemplo seria a pré-carga: Antes que um teste de pacote possa ser iniciado, as tensões do sistema de teste e da bateria precisam ser combinadas. Isso é necessário para limitar as altas correntes de equilíbrio logo no início do teste, quando os contatores são fechados. O sistema BMS coordena isso. Somente se a tensão nos contatores corresponder à tensão interna da bateria, os contatores serão fechados. 

O carregamento rápido é uma das tendências no setor de EV/EVSE. As baterias são apenas uma parte da cadeia. Uma bateria pode suportar uma determinada corrente por um determinado tempo. Isso pode ser verificado e testado durante os testes de desempenho. Se a corrente for muito alta por um tempo muito longo, os efeitos térmicos podem começar e causar danos permanentes. O desempenho das baterias sob correntes de carga mais altas pode ser melhorado condicionando as células antes do evento de carga e mantendo a temperatura e o impacto térmico com o resfriamento sob controle. Mas, em geral, o carregamento rápido é mais desafiador para o restante da cadeia do carro, principalmente para os plugues, cabos e contatores, pois eles precisam ser otimizados para a corrente e, ao mesmo tempo, manter o peso e o espaço em um nível tolerável. 

A Keysight fornece uma ampla gama de sistemas de teste de bateria, software e serviços. Os sistemas são altamente flexíveis e oferecem uma ampla gama de funcionalidades integradas.  

Os sistemas de teste de célula, por exemplo, oferecem medição de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) integrada. Isso permite que as medições sejam realizadas sem a necessidade de refazer a fiação e usar equipamentos de teste diferentes. Ele pode fazer parte de um ciclo de teste mais amplo e realizar as medições automaticamente. Isso economiza tempo, permitindo tempos mais curtos para obter percepções maiores e mais profundas sobre o comportamento da bateria. 

Além disso, os sistemas de teste de módulo e pacote são projetados para se adaptarem às necessidades de teste em constante mudança, com faixas adicionais de corrente fina e tensão para permitir testes de módulo com um sistema de teste de pacote e testes de célula com um sistema de teste de módulo. Isso aumenta a flexibilidade e permite a criação de um laboratório de testes versátil e confiável. 

Oferecer uma solução completa pronta para uso pode garantir um tempo mais rápido para o teste. Se desejar, a Keysight cuidará do planejamento e do gerenciamento do projeto do laboratório completo, incluindo todos os componentes necessários. Os prazos de entrega e o comissionamento serão alinhados para dar suporte ao aumento mais rápido possível do laboratório de teste de bateria recém-construído. Esse serviço não é fixo e pode ser ajustado às necessidades individuais e ao escopo do projeto.