Accélérer les tests de batteries de véhicules électriques

L'essai des piles en général est la vérification de la sécurité, de la performance et de la qualité d'une pile. Les essais sont importants pour garantir la qualité et la sécurité de la production, afin d'assurer des performances adéquates lors de l'utilisation. Ils sont également importants pour vérifier l'efficacité des nouveaux développements et garantir l'amélioration de la sécurité, des performances et de la fiabilité. 

Les deux domaines les plus importants sont les tests de performance et les caractérisations. 

Les tests de performance comprennent, par exemple, des cycles de charge-décharge, au cours desquels un vieillissement artificiel est simulé afin d'observer à quelle vitesse et de quelle manière les batteries vieillissent. Un autre exemple serait les cycles d'entraînement. Pour ces essais, les demandes de courant ou de puissance du monde réel sont enregistrées et utilisées comme données d'entrée de l'essai. L'objectif est de comprendre comment une batterie nouvellement développée se comporte dans des conditions connues et de voir s'il y a une amélioration des performances. 

La caractérisation se concentre sur les paramètres d'une batterie, ce qui inclut des tests de résistance, d'impédance, de capacité et de réponses thermiques. Ces tests sont effectués en utilisant différents stimuli et en lisant les réponses. Par exemple, la résistance et l'impédance. Classiquement, le stimulus est un signal de courant et, pour la mesure de la résistance, une impulsion de courant continu est la méthode la plus courante. Pendant une période définie, une impulsion de courant est active et la réponse en tension est mesurée en retour. Sur la base du courant connu et de la tension mesurée, la résistance interne en courant continu peut être calculée. C'est ce qu'on appelle la résistance interne du courant continu (DCIR). Les mesures d'impédance peuvent être effectuées de la même manière, mais au lieu d'un courant continu, on utilise un courant alternatif. L'impédance pour une fréquence donnée peut être déterminée en fonction de la fréquence choisie. Si la fréquence fixe est remplacée par un balayage, la mesure d'impédance est considérée comme une spectroscopie d'impédance électrochimique.  

Pour les essais électriques, les composants suivants sont les éléments principaux : Un système d'essai de batterie, une chambre climatique ou de température, un équipement de mesure, une simulation de communication et de Rest-Bus, une unité de conditionnement et un équipement de sécurité. 

Le système de test de batterie est une alimentation bidirectionnelle très performante. Il assure la communication avec tous les autres composants d'essai tout en gérant les scénarios d'essai et les tâches de caractérisation. Les mesures sont collectées et les résultats des tests sont capturés et préparés pour l'analyse. 

Les batteries sont toujours testées dans une chambre d'essai afin de garantir un fonctionnement sûr et de permettre des tests thermiques et climatiques. La chambre d'essai garantit la sécurité grâce à des équipements de sécurité, tels que des mesures de température redondantes, des capteurs de gaz et des systèmes de détection, des disques d'aération et d'éclatement, des systèmes d'extinction d'incendie, des systèmes d'inertage et des systèmes de sécurité mécanique. Différents profils et conditions de température peuvent facilement être obtenus pour vérifier le comportement robuste dans toutes les conditions ou pour tester les batteries dans des conditions extrêmes. Une partie du contrôle de la température et du climat consiste à remplacer le système de refroidissement du véhicule. Pour les packs et certains modules, il est nécessaire d'avoir un circuit de refroidissement qui remplace le système de refroidissement de la voiture. Ce circuit pourrait non seulement être utilisé pour un fonctionnement statique, mais les profils de température pourraient être programmés pour simuler différents scénarios et cas d'essai.  

Bien que le système d'essai de la batterie mesure la tension et le courant pendant l'essai, des mesures supplémentaires pourraient être nécessaires, telles que des mesures de température, des mesures de cellules individuelles, des canaux d'entrée et de sortie numériques et analogiques (IO) pour communiquer et simuler des comportements, et une communication numérique de plus haut niveau avec le système de gestion de la batterie (BMS).  

Du point de vue de l'intégration, les packs et les modules sont constitués de cellules en parallèle et en série. De ce fait, les tests sont réalisés à un niveau de tension et de puissance beaucoup plus élevé qu'avec des cellules.  

 En outre, l'intégration des cellules dans des modules et des packs ajoute des composants qui doivent être testés ou contrôlés pour permettre les tests. Le BMS joue le rôle le plus important en ajoutant un élément de communication aux tests. Tous les tests doivent être alignés sur le BMS, et un flux de communication constant circule donc entre le système de test et le BMS. Le BMS se charge non seulement d'équilibrer les cellules pour assurer une charge et une décharge régulières, mais aussi de contrôler les contacteurs de sortie. La communication avec le BMS doit permettre de tester et de vérifier sa réaction à certaines conditions, mais il est également nécessaire de s'assurer du bon fonctionnement en effectuant les tests. La précharge en est un exemple : Avant qu'un test de pack puisse commencer, les tensions du système de test et de la batterie doivent être adaptées. Cela est nécessaire pour limiter les courants d'équilibrage élevés au tout début d'un test, une fois que les contacteurs sont fermés. Le système BMS coordonne cette opération. Les contacteurs ne se ferment que si la tension aux contacteurs correspond à la tension interne de la batterie. 

La charge rapide est l'une des tendances du secteur des VE/EVSE. Les batteries ne sont qu'un élément de la chaîne. Une batterie peut supporter un courant donné pendant un temps donné. Cela peut être vérifié et testé lors d'essais de performance. Si le courant est trop élevé pendant trop longtemps, des effets thermiques peuvent apparaître et causer des dommages permanents. Les performances des batteries soumises à des courants de charge plus élevés pourraient être améliorées en conditionnant les cellules avant la charge et en maîtrisant la température et l'impact thermique du refroidissement. Mais en général, la charge rapide est plus difficile pour le reste de la chaîne automobile, principalement pour les prises, les câbles et les contacteurs, car ils doivent être optimisés pour le courant tout en maintenant le poids et l'espace à un niveau tolérable. 

Keysight propose une large gamme de systèmes de test de batteries, de logiciels et de services. Les systèmes sont très flexibles et offrent un large éventail de fonctionnalités intégrées.  

Les systèmes de test de cellules, par exemple, intègrent la mesure de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Cela permet d'effectuer les mesures sans avoir à refaire le câblage et à utiliser un équipement de test différent. Il peut faire partie d'un cycle de test plus large et effectuer automatiquement les mesures. Cela permet de gagner du temps et d'obtenir plus rapidement des informations plus approfondies sur le comportement de la batterie. 

En outre, les systèmes de test de modules et de packs sont conçus pour s'adapter à l'évolution des besoins en matière de test, avec des gammes de courant et de tension fines supplémentaires permettant de tester les modules avec un système de test de packs et les cellules avec un système de test de modules. Cela accroît la flexibilité et permet de créer un laboratoire de test polyvalent et fiable. 

L'offre d'une solution complète clé en main pourrait permettre d'accélérer le délai de réalisation des tests. Si vous le souhaitez, Keysight se chargera de la planification et de la gestion du projet du laboratoire complet, y compris tous les composants nécessaires. Les délais de livraison et de mise en service seront alignés pour permettre la montée en puissance la plus rapide possible du laboratoire de test de batteries nouvellement construit. Ce service n'est pas fixe et peut être adapté aux besoins individuels et à la portée du projet.