Pruebas de bateríaSistema de comprobación de baterías de alta precisión

¿Cuáles son los retos de las pruebas de baterías?

Los ensayos de baterías plantean varios retos a medida que los fabricantes de equipos originales, los fabricantes de baterías y los proveedores de celdas se esfuerzan por desarrollar sistemas de baterías de alto rendimiento, fiables y seguros para vehículos eléctricos (VE) y aplicaciones de almacenamiento de energía. Ante la creciente demanda de mayor densidad energética, mayor autonomía y carga más rápida, las soluciones de ensayo deben ser precisas, escalables y adaptables a las nuevas tecnologías.

Uno de los principales retos es garantizar una medición precisa y fiable de la tensión, la corriente y la capacidad en varias celdas y paquetes de baterías. Dado que el comportamiento de las baterías varía en función de las condiciones de funcionamiento, los sistemas de prueba deben capturar datos en tiempo real en situaciones de carga dinámica, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión. Además, las mediciones de alta tensión y alta corriente requieren una adquisición de datos segura y aislada para evitar riesgos eléctricos y garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad del sector.

Otro reto importante es la integración de múltiples disciplinas de pruebas.Las baterías deben evaluarse no sólo en función de su rendimiento eléctrico, sino también de su durabilidad mecánica, resistencia a las vibraciones y estabilidad térmica.. Esto requiere pruebas sincronizadas de análisis de potencia, imágenes térmicas, mediciones de deformación y simulación ambiental para detectar posibles fallos antes de su despliegue. Además, a medida que evolucionan las tecnologías de las baterías, las soluciones de ensayo deben ser escalables y estar preparadas para el futuro, de modo que admitan las químicas de las baterías de nueva generación, las baterías de estado sólido y las nuevas arquitecturas de almacenamiento de energía.

Dewesoft aborda estos retos ofreciendo soluciones de ensayo de baterías de alta precisión, modulares e integradas, que garantizan una validación completa para la próxima generación de sistemas alimentados por baterías.

Pruebas multifísicas

Las soluciones de ensayo integradas de Dewesoft permiten controlar simultáneamente magnitudes multifísicas:

• Mecánica (estructural, vibraciones, etc.)

• Eléctrico (potencia, energía, armónicos, eficiencia)

• Térmico

Este enfoque holístico permite una comprensión exhaustiva de sus muestras de ensayo en diversas condiciones. Nuestros sistemas DAQ de software de fácil manejo facilitan enormemente la configuración de las distintas entradas y facilitan la visualización y el análisis de los datos en tiempo real. Esto agiliza todo el proceso de ensayo y permite observar las condiciones desde todos los ángulos.

Al elegir Dewesoft, se asegura de que sus productos se someten a pruebas rigurosas para soportar las condiciones en las que deben funcionar.

Pruebas de rendimiento y eficiencia de las baterías

Preciso análisis de eficiencia y pérdidas es crucial en las pruebas de baterías, ya que garantiza un rendimiento y una fiabilidad óptimos. Analizadores de potencia Dewesoft y los sistemas de adquisición de datos proporcionan mediciones de CC y CA de alta precisión para evaluar la eficiencia de las baterías, los ciclos de carga y descarga, las pérdidas de potencia y la conversión global de energía.

Las pruebas de rendimiento y eficiencia energética de las baterías implican una serie de atributos clave importantes:

• Capacidad: La cantidad de carga que una batería puede almacenar y suministrar, medida normalmente en miliamperios-hora (mAh) o amperios-hora (Ah).

• Tensión: Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de una batería. La tensión es fundamental para determinar si una batería está totalmente cargada, descargada o funciona mal.

• Actual: El flujo de carga eléctrica, normalmente medido en amperios (A). Las pruebas de baterías suelen incluir la medición de la corriente durante los ciclos de carga y descarga.

• Ciclo de vida: El número de ciclos de carga y descarga que puede sufrir una batería antes de que su capacidad se degrade hasta un determinado nivel, a menudo el 80% de su capacidad original.

• Estado de carga (SOC): Medida de la carga actual de una batería en relación con su capacidad total, normalmente representada en forma de porcentaje.

• Estado de salud (SOH): Medida del estado general de una batería, incluida su capacidad para mantener la carga y suministrar energía en relación con sus especificaciones originales.

• Resistencia interna: Resistencia interna de una pila que impide el flujo de corriente. Una mayor resistencia interna puede indicar envejecimiento o un rendimiento deficiente.

• Velocidad de carga/descarga: La velocidad a la que se carga o descarga una batería, a menudo expresada como tasa C (por ejemplo, 1C, 0,5C).

• Eficacia coulómbica: La relación entre la cantidad de carga que una batería puede suministrar durante la descarga y la cantidad que recibió durante la carga. Mide la eficiencia del proceso de carga/descarga.

• Temperatura / integridad térmica: La temperatura puede afectar al rendimiento, la eficiencia, la seguridad y la vida útil de las baterías. Las altas temperaturas pueden acelerar la degradación, mientras que las bajas pueden reducir la capacidad. En el peor de los casos, se produce lo que se conoce como "fuga térmica".

• Densidad de potencia: La cantidad de energía que una batería puede suministrar por unidad de masa o volumen, normalmente medida en W/kg o W/L.

• Densidad energética: La cantidad de energía almacenada por unidad de masa o volumen, que suele medirse en Wh/kg o Wh/L.

• Caída de tensión: Disminución de la tensión de la batería bajo carga. Esto puede indicar un problema como una resistencia excesiva o una sobredescarga.

• Eficiencia de carga/descarga: La eficiencia con la que una batería convierte la energía de entrada durante la carga y la cantidad de energía utilizable que suministra durante la descarga.

• Sobrecarga/sobredescarga: Cargar o descargar una batería más allá de sus límites de seguridad puede dañarla y reducir su vida útil o poner en peligro su seguridad.

• Espectroscopia de impedancia: Método para medir y analizar la impedancia de una batería en una gama de frecuencias. Ayuda a comprender las propiedades internas y la salud de la batería.

• Pruebas de conformidad de seguridad: Pruebas realizadas para comprobar problemas como cortocircuitos, escapes térmicos, fugas y sobretensiones que podrían causar riesgos durante el uso de la batería.

Conocer estos términos proporciona una comprensión global del rendimiento, la longevidad y la seguridad de una batería.

Pruebas y análisis de carga de baterías

La carga de la batería juega un papel crucial en el rendimiento, la eficiencia y la longevidad de cualquier dispositivo alimentado por batería. Los analizadores de potencia y sistemas de adquisición de datos Dewesoft proporcionan una solución completa para probar y analizar los procesos de carga de CA y CC, garantizando una evaluación precisa de la eficiencia, la evaluación de la calidad de la energía y la optimización del tiempo de carga.

Los sistemas Dewesoft permiten un seguimiento y análisis detallados de:

• Rendimiento de carga de CA y CC

• Consumo de energía y eficiencia de la carga

• Análisis del ciclo de carga/descarga

• Cronometraje y optimización del proceso de carga

• Calidad de la energía y análisis de armónicos

Carga inductiva (Inductive Power Transfer - IPT)

La tecnología de carga inalámbrica requiere un análisis preciso de alta frecuencia para una transferencia de energía óptima. Las soluciones de Dewesoft son compatibles:

• Mediciones de alta frecuencia de conmutación (hasta 150 kHz)

• Análisis de eficiencia para la transferencia de potencia de hasta 6 kW (60-80%)

Funciones avanzadas de software y hardware

Los analizadores de potencia Dewesoft están equipados con el galardonado software de adquisición datya, que proporciona una amplia gama de herramientas analíticas para conocer en profundidad el proceso de carga:

• Visualización del proceso de carga en tiempo real

• Scope, FFT, FFT 3D, FFT de referencia

• Análisis de armónicos y FFT (2 kHz - 150 kHz) para la evaluación de la calidad eléctrica

• Tabla de armónicos para un análisis detallado en el dominio de la frecuencia

• Conmutación de tensión, desequilibrio y detección de corriente de arranque

• Cálculo preciso de la potencia de carga y widgets de visualización

La adquisición de datos de alta resolución, el análisis en tiempo real y la visualización intuitiva de Dewesoft permiten realizar pruebas exhaustivas de la carga de baterías de vehículos eléctricos, tanto convencionales como inductivas. Nuestras soluciones ayudan a los ingenieros a optimizar la transferencia de energía, reducir las pérdidas y mejorar la eficiencia de la carga.

Pruebas medioambientales

Las baterías deben funcionar de forma fiable en condiciones extremas de temperatura, humedad y presión para garantizar su seguridad y eficiencia en aplicaciones reales. Los sistemas DAQ de Dewesoft proporcionan una monitorización y un análisis precisos durante las pruebas en cámaras ambientales, lo que permite a los ingenieros evaluar el comportamiento de las baterías en entornos de prueba controlados.

Para las pruebas ambientales de la batería, Dewesoft sistemas de apoyo:

• Mediciones multipunto de temperatura, humedad y presión mediante sensores de alta precisión

• Amplificadores de termopar de alto aislamiento, diseñados para entornos de alta tensión (AT), que garantizan una supervisión térmica precisa en condiciones adversas.

• Seguimiento del rendimiento en tiempo real bajo distintas condiciones ambientales

• Análisis eléctricos, térmicos y mecánicos sincronizados para evaluar la degradación del rendimiento.

• Herramientas avanzadas y fáciles de usar para el análisis de datos y la elaboración de informes

La adquisición de datos de Dewesoft garantiza una supervisión exhaustiva de la durabilidad, eficiencia y seguridad de las baterías en una amplia gama de condiciones ambientales. Con mediciones de alta resolución y herramientas de análisis avanzadas, nuestra solución proporciona información detallada sobre el rendimiento de las baterías durante los ciclos de temperatura, la exposición a la humedad y las pruebas de estrés ambiental extremo.

Pruebas de durabilidad mecánica y estructural

Las baterías de los vehículos eléctricos e híbridos deben soportar esfuerzos mecánicos, vibraciones e impactos para garantizar su seguridad, fiabilidad y longevidad. Los sistemas de adquisición de datos Dewesoft ofrecen soluciones de ensayo de alta precisión para evaluar la durabilidad mecánica y estructural tanto en condiciones reales como de laboratorio.

Para las pruebas mecánicas de la batería, Dewesoft sistemas de apoyo:

• Pruebas en carretera - Captura de datos reales de vibraciones, choques e impactos de vehículos y su reproducción en condiciones de laboratorio.

• Agitador y 6DOF (seis grados de libertad) - Simulación de vibraciones operativas y condiciones de carga multieje

• Mediciones con acelerómetro y galgas extensométricas - Control de la integridad estructural y la fatiga bajo tensión mecánica

• Análisis eléctrico y mecánico sincronizados - Correlacionar los efectos de las vibraciones con el rendimiento y la eficiencia de las baterías

• Fatiga y análisis de fallos - Identificar los puntos débiles para mejorar el diseño de la caja de la batería

Gracias a la adquisición de datos multifísicos a alta velocidad, las soluciones de Dewesoft permiten a los ingenieros evaluar la robustez de las baterías, optimizar el diseño estructural y garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad en aplicaciones de automoción, aeroespaciales e industriales.

Pruebas del sistema de gestión de baterías (BMS)

Un sistema de gestión de baterías (BMS) es fundamental para supervisar, proteger y optimizar el rendimiento de las baterías. Garantizar la precisión y fiabilidad del BMS requiere pruebas exhaustivas de sus funciones de tensión, corriente, temperatura, comunicación y equilibrado. Los sistemas de adquisición de datos Dewesoft proporcionan una solución completa para probar la funcionalidad del BMS en condiciones reales.

Para las pruebas de BMS, Dewesoft sistemas de apoyo:

• Control de alta precisión de la tensión y la corriente en células y módulos individuales

• Medición de temperatura con amplificadores de termopar de alto aislamiento, que garantizan un funcionamiento seguro en entornos de alta tensión (AT).

• Análisis de equilibrado de celdas para verificar la eficacia del BMS en la compensación de cargas

• Descodificación en tiempo real de CAN, CAN FD, XCP y otros protocolos para pruebas de comunicación

• Evaluación del estado de carga (SoC) y del estado de salud (SoH) para la supervisión del estado de las baterías.

• Detección y registro de fallos para analizar la respuesta del SGE en condiciones de estrés

Gracias a la adquisición sincronizada de datos eléctricos, térmicos y de comunicación, Dewesoft permite a los ingenieros validar algoritmos de BMS, detectar ineficiencias y garantizar el funcionamiento óptimo de la batería. La escalabilidad del sistema y la alta velocidad de adquisición de datos lo hacen ideal para la investigación, el desarrollo y la validación de BMS en aplicaciones de vehículos eléctricos e híbridos.

Pruebas reales de baterías en vehículos eléctricos

Las pruebas de laboratorio por sí solas no bastan para comprender plenamente el rendimiento de las baterías en condiciones reales. Los analizadores de potencia portátiles y los sistemas DAQ de Dewesoft proporcionan una adquisición de datos de alta precisión para las pruebas de baterías de vehículos eléctricos en carretera, lo que garantiza una evaluación precisa de la autonomía, la eficiencia y el consumo de energía reales en entornos dinámicos.

Características clave para las pruebas de baterías en el mundo real:

• Diseño portátil y robusto del hardware DAQ para pruebas a bordo de vehículos en cualquier condición

• Amplio rango de temperaturas de funcionamiento (-40 °C a +85 °C) para condiciones extremas

• Medición en tiempo real de la potencia, el consumo de energía y la eficiencia

• Evaluación de la autonomía real en condiciones de conducción reales (WLTP, NEDC, etc.)

• Control de tensión y corriente de alta precisión para ciclos de carga/descarga

• GPS integrado y registro de datos del vehículo para un análisis completo de las pruebas

Los sistemas Dewesoft permiten a los ingenieros capturar datos precisos sobre el rendimiento del tren de potencia mientras los vehículos funcionan en distintos escenarios de conducción, terrenos y condiciones climáticas. Con la adquisición sincronizada de datos y el análisis en tiempo real, nuestra solución garantiza un conocimiento exhaustivo del rendimiento de las baterías de los vehículos eléctricos, lo que ayuda a optimizar la eficiencia y ampliar la autonomía de conducción.