BatterieprüfungHochpräzises Batterietestsystem

Was sind die Herausforderungen bei Batterietests?

Batterietests stellen eine Reihe von Herausforderungen dar, da OEMs, Batteriehersteller und Zelllieferanten bestrebt sind, leistungsstarke, zuverlässige und sichere Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge und Energiespeicheranwendungen zu entwickeln. Angesichts der steigenden Anforderungen an höhere Energiedichte, größere Reichweite und schnelleres Aufladen müssen die Prüflösungen präzise und skalierbar sein und sich an neue Technologien anpassen lassen.

Eine der wichtigsten Herausforderungen ist Gewährleistung einer genauen und zuverlässigen Messung von Spannung, Stromstärke und Kapazität bei verschiedenen Batteriezellen und -paketen. Da das Verhalten von Batterien unter verschiedenen Betriebsbedingungen variiert, müssen die Prüfsysteme Echtzeitdaten unter dynamischen Lastszenarien erfassen und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit gewährleisten. Darüber hinaus erfordern Hochspannungs- und Hochstrommessungen eine sichere und isolierte Datenerfassung, um elektrische Gefahren zu vermeiden und die Einhaltung der Sicherheitsstandards der Industrie zu gewährleisten.

Eine weitere große Herausforderung ist die Integration verschiedener Testdisziplinen.Batterien müssen nicht nur auf ihre elektrische Leistung, sondern auch auf ihre mechanische Haltbarkeit, Vibrationsfestigkeit und thermische Stabilität geprüft werden.. Dies erfordert synchronisierte Tests in den Bereichen Leistungsanalyse, Wärmebildtechnik, Dehnungsmessung und Umweltsimulation, um potenzielle Ausfälle vor dem Einsatz zu erkennen. Da sich die Batterietechnologien weiterentwickeln, müssen die Prüflösungen außerdem skalierbar und zukunftssicher sein und die nächste Generation von Batteriechemien, Festkörperbatterien und neue Energiespeicherarchitekturen unterstützen.

Dewesoft stellt sich diesen Herausforderungen, indem es hochpräzise, modulare und integrierte Batterietestlösungen anbietet, die eine umfassende Validierung für die nächste Generation batteriebetriebener Systeme gewährleisten.

Multiphysik-Tests

Die integrierten Prüflösungen von Dewesoft ermöglichen die gleichzeitige Überwachung von Multiphysikgrößen:

• Mechanisch (strukturell, Vibration, etc.)

• Elektrisch (Leistung, Energie, Oberschwingungen, Wirkungsgrad)

• Thermische

Dieser ganzheitliche Ansatz ermöglicht ein umfassendes Verständnis Ihrer Prüflinge unter verschiedenen Bedingungen. Unsere benutzerfreundlichen Software-DAQ-Systeme machen es extrem einfach, verschiedene Eingänge zu konfigurieren und erleichtern die Visualisierung und Analyse von Daten in Echtzeit. Dadurch wird der gesamte Prüfprozess rationalisiert und die Bedingungen können aus allen Blickwinkeln betrachtet werden.

Wenn Sie sich für Dewesoft entscheiden, stellen Sie sicher, dass Ihre Produkte rigorosen Tests unterzogen werden, um den Bedingungen standzuhalten, unter denen sie eingesetzt werden müssen.

Prüfung der Leistung und Effizienz von Batterien

Genaue Effizienz- und Verlustanalyse ist bei Batterietests von entscheidender Bedeutung, um optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dewesoft Leistungsanalysatoren und Datenerfassungssysteme bieten hochpräzise DC- und AC-Messungen zur Bewertung von Batteriewirkungsgrad, Lade-/Entladezyklen, Leistungsverlusten und der gesamten Energieumwandlung.

Die Prüfung der Leistung und der Energieeffizienz von Batterien umfasst eine Reihe wichtiger Schlüsselmerkmale:

• Kapazität: Die Ladungsmenge, die eine Batterie speichern und abgeben kann, wird normalerweise in Milliamperestunden (mAh) oder Amperestunden (Ah) gemessen.

• Spannung: Die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einer Batterie. Die Spannung ist entscheidend dafür, ob eine Batterie vollständig geladen, entladen oder defekt ist.

• Aktuell: Der Stromfluss der elektrischen Ladung, normalerweise in Ampere (A) gemessen. Bei der Prüfung von Batterien wird häufig der Strom während der Lade- und Entladezyklen gemessen.

• Zyklus Leben: Die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität auf ein bestimmtes Niveau sinkt, häufig 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität.

• Ladezustand (State of Charge, SOC): Ein Maß für die aktuelle Ladung einer Batterie im Verhältnis zu ihrer Gesamtkapazität, in der Regel als Prozentsatz dargestellt.

• Zustand der Gesundheit (SOH): Ein Maß für den Gesamtzustand einer Batterie, einschließlich ihrer Fähigkeit, die Ladung zu halten und Strom zu liefern, im Vergleich zu ihren ursprünglichen Spezifikationen.

• Innenwiderstand: Der Widerstand innerhalb einer Batterie, der den Stromfluss behindert. Ein höherer Innenwiderstand kann auf Alterung oder schlechte Leistung hinweisen.

• Lade-/Entladerate: Die Geschwindigkeit, mit der eine Batterie geladen oder entladen wird, oft ausgedrückt als C-Rate (z. B. 1C, 0,5C).

• Coulombischer Wirkungsgrad: Das Verhältnis zwischen der Ladungsmenge, die eine Batterie während der Entladung abgeben kann, und der Menge, die sie während der Ladung erhalten hat. Es misst die Effizienz des Lade-/Entladevorgangs.

• Temperatur / thermische Integrität: Die Temperatur kann die Leistung, Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer von Batterien beeinträchtigen. Hohe Temperaturen können die Degradation beschleunigen, während niedrige Temperaturen die Kapazität verringern können. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem so genannten "thermischen Durchgehen".

• Leistungsdichte: Die Energiemenge, die eine Batterie pro Massen- oder Volumeneinheit liefern kann, wird normalerweise in W/kg oder W/L gemessen.

• Die Energiedichte: Die pro Massen- oder Volumeneinheit gespeicherte Energiemenge, normalerweise gemessen in Wh/kg oder Wh/L.

• Spannungsabfall: Ein Absinken der Batteriespannung unter Last. Dies kann auf ein Problem wie einen zu hohen Widerstand oder eine Überentladung hinweisen.

• Wirkungsgrad beim Laden/Entladen: Wie effizient eine Batterie die zugeführte Energie beim Laden umwandelt und wie viel nutzbare Energie sie beim Entladen abgibt.

• Überladung/Überentladung: Das Laden oder Entladen eines Akkus über seine Sicherheitsgrenzen hinaus kann ihn beschädigen und zu einer verkürzten Lebensdauer oder einem Sicherheitsrisiko führen.

• Impedanzspektroskopie: Eine Methode zur Messung und Analyse der Impedanz einer Batterie über eine Reihe von Frequenzen. Sie hilft dabei, die internen Eigenschaften und den Zustand der Batterie zu verstehen.

• Prüfung der Sicherheitskonformität: Tests, die durchgeführt werden, um Probleme wie Kurzschluss, thermisches Durchgehen, Auslaufen und Überspannung zu prüfen, die bei der Verwendung von Batterien Gefahren verursachen können.

Die Kenntnis dieser Begriffe ermöglicht ein umfassendes Verständnis der Leistung, Langlebigkeit und Sicherheit einer Batterie.

Prüfung und Analyse der Batterieladung

Die Batterieladung spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung, Effizienz und Langlebigkeit eines jeden batteriebetriebenen Geräts. Die Stromversorgungsanalysatoren und Datenerfassungssysteme von Dewesoft bieten eine umfassende Lösung für die Prüfung und Analyse von AC- und DC-Ladevorgängen und gewährleisten eine präzise Bewertung der Effizienz, der Stromqualität und der Ladezeitoptimierung.

Dewesoft-Systeme ermöglichen eine detaillierte Überwachung und Analyse von:

• AC- und DC-Ladeleistung

• Energieverbrauch und Effizienz beim Laden

• Analyse des Lade-/Entladezyklus

• Zeitplanung und Optimierung des Ladevorgangs

• Analyse der Netzqualität und Oberschwingungen

Induktives Laden (Induktive Energieübertragung - IPT)

Die drahtlose Ladetechnik erfordert eine präzise Hochfrequenzanalyse für eine optimale Energieübertragung. Dewesoft Lösungen unterstützen:

• Messungen mit hoher Schaltfrequenz (bis zu 150 kHz)

• Wirkungsgradanalyse für die Leistungsübertragung bis zu 6 kW (60-80%)

Erweiterte Software- und Hardware-Funktionen

Die Stromversorgungsanalysatoren von Dewesoft sind mit der preisgekrönten Datenerfassungssoftware datya ausgestattet, die eine breite Palette von Analysewerkzeugen bietet, die tiefe Einblicke in den Ladeprozess ermöglichen:

• Visualisierung des Ladevorgangs in Echtzeit

• Umfang, FFT, 3D-FFT, Referenz-FFT

• Oberschwingungsanalyse und FFT (2 kHz - 150 kHz) zur Bewertung der Netzqualität

• Oberschwingungstabelle für detaillierte Frequenzbereichsanalyse

• Spannungskommutierung, Unsymmetrie- und Einschaltstromerkennung

• Genaue Berechnung der Ladeleistung und Anzeige von Widgets

Die hochauflösende Datenerfassung, die Echtzeitanalyse und die intuitive Visualisierung von Dewesoft ermöglichen umfassende Tests sowohl für das konventionelle als auch für das induktive Laden von EV-Batterien. Unsere Lösungen helfen Ingenieuren, die Energieübertragung zu optimieren, Verluste zu reduzieren und die Ladeeffizienz zu verbessern.

Umweltprüfungen

Batterien müssen unter extremen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckbedingungen zuverlässig funktionieren, um Sicherheit und Effizienz in realen Anwendungen zu gewährleisten. Die DAQ-Systeme von Dewesoft ermöglichen eine präzise Überwachung und Analyse während der Prüfung in der Umweltkammer, so dass Ingenieure das Batterieverhalten in kontrollierten Testumgebungen bewerten können.

Die Dewesoft-Systeme unterstützen die Prüfung der Batterieumgebung:

• Mehrpunkt-Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckmessungen mit hochpräzisen Sensoren

• Hochisolierte Thermoelement-Verstärker, die für Hochspannungsumgebungen (HV) ausgelegt sind und eine genaue thermische Überwachung unter rauen Bedingungen gewährleisten

• Leistungsverfolgung in Echtzeit bei unterschiedlichen Umweltbelastungen

• Synchronisierte elektrische, thermische und mechanische Analyse zur Bewertung der Leistungsverschlechterung

• Fortschrittliche und dennoch einfach zu bedienende Datenanalyse- und Berichtswerkzeuge

Die Datenerfassung von Dewesoft gewährleistet eine umfassende Überwachung der Lebensdauer, Effizienz und Sicherheit von Batterien in einem breiten Spektrum von Umgebungsbedingungen. Mit hochauflösenden Messungen und fortschrittlichen Analysetools bietet unsere Lösung tiefe Einblicke in die Batterieleistung bei Temperaturschwankungen, Feuchtigkeitseinwirkung und extremen Umweltbelastungen.

Mechanische und strukturelle Haltbarkeitstests

Batterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen müssen mechanischen Belastungen, Vibrationen und Stößen standhalten, um Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die Datenerfassungssysteme von Dewesoft bieten hochpräzise Prüflösungen für die Bewertung der mechanischen und strukturellen Haltbarkeit sowohl unter realen als auch unter Laborbedingungen.

Für die mechanische Prüfung von Batterien unterstützen die Dewesoft-Systeme:

• Tests von der Straße zum Rigg - Erfassung von Vibrations-, Stoß- und Aufpralldaten von Fahrzeugen unter realen Bedingungen und Nachbildung unter Laborbedingungen

• Schüttler und 6DOF (sechs Freiheitsgrade) - Simulation von Betriebsschwingungen und mehrachsigen Lastbedingungen

• Messungen mit Beschleunigungsmesser und Dehnungsmessstreifen - Überwachung der strukturellen Integrität und Ermüdung unter mechanischer Belastung

• Synchronisierte elektrische und mechanische Analyse - Korrelation von Vibrationseffekten mit Batterieleistung und -effizienz

• Ermüdungs- und Versagensanalyse - Identifizierung von Schwachstellen zur Verbesserung der Konstruktion von Batteriegehäusen

Dank der Hochgeschwindigkeits- und Multiphysik-Datenerfassung ermöglichen die Lösungen von Dewesoft den Ingenieuren die Bewertung der Robustheit von Batterien, die Optimierung des Strukturdesigns und die Gewährleistung der Einhaltung von Sicherheitsstandards in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und in industriellen Anwendungen.

Prüfung des Batteriemanagementsystems (BMS)

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist entscheidend für die Überwachung, den Schutz und die Optimierung der Batterieleistung. Um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des BMS zu gewährleisten, sind umfassende Tests der Spannungs-, Strom-, Temperatur-, Kommunikations- und Ausgleichsfunktionen erforderlich. Die Datenerfassungssysteme von Dewesoft bieten eine Komplettlösung für die Prüfung der BMS-Funktionalität unter realen Bedingungen.

Für die BMS-Prüfung unterstützen die Dewesoft-Systeme:

• Hochpräzise Spannungs- und Stromüberwachung über einzelne Zellen und Module

• Temperaturmessung mit hochisolierten Thermoelementverstärkern, die einen sicheren Betrieb in Hochspannungsumgebungen (HV) gewährleisten

• Zellausgleichsanalyse zur Überprüfung der BMS-Effizienz beim Ladungsausgleich

• Echtzeit-Dekodierung von CAN, CAN FD, XCP und anderen Protokollen für Kommunikationstests

• Bewertung des Ladezustands (State of Charge, SoC) und des Gesundheitszustands (State of Health, SoH) zur Überwachung des Batteriezustands

• Fehlererkennung und Protokollierung zur Analyse der BMS-Reaktion unter Stressbedingungen

Mit der synchronisierten Erfassung von elektrischen, thermischen und Kommunikationsdaten ermöglicht Dewesoft Ingenieuren die Validierung von BMS-Algorithmen, die Erkennung von Ineffizienzen und die Gewährleistung eines optimalen Batteriebetriebs. Die Skalierbarkeit des Systems und die Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung machen es ideal für Forschung, Entwicklung und Validierung von BMS in Elektro- und Hybridfahrzeuganwendungen.

Reale Batterietests in EVs

Labortests allein reichen nicht aus, um die Batterieleistung unter realen Bedingungen vollständig zu verstehen. Die tragbaren Leistungsanalysatoren und DAQ-Systeme von Dewesoft bieten eine hochpräzise Datenerfassung für Batterietests auf der Straße und gewährleisten eine genaue Bewertung der tatsächlichen Reichweite, Effizienz und des Energieverbrauchs in dynamischen Umgebungen.

Wichtige Merkmale für reale Batterietests:

• Tragbares und robustes Design der DAQ-Hardware für Tests im Fahrzeug unter allen Bedingungen

• Breiter Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) für extreme Bedingungen

• Messung von Leistung, Energieverbrauch und Effizienz in Echtzeit

• Bewertung der tatsächlichen Reichweite unter realen Fahrbedingungen (WLTP, NEDC, etc.)

• Hochpräzise Spannungs- und Stromüberwachung für Lade-/Entladezyklen

• Integriertes GPS und Fahrzeugdatenerfassung für eine vollständige Testanalyse

Mit den Systemen von Dewesoft können Ingenieure präzise Leistungsdaten des Antriebsstrangs erfassen, während die Fahrzeuge unter verschiedenen Fahrszenarien, Terrains und Klimabedingungen betrieben werden. Durch die synchronisierte Datenerfassung und Echtzeit-Analyse gewährleistet unsere Lösung ein umfassendes Verständnis der Leistung von EV-Batterien und trägt so zur Optimierung der Effizienz und Verlängerung der Reichweite bei.