Teste da bateriaSistema de teste de baterias de alta precisão

Quais são os desafios no teste de baterias?

Os testes de baterias apresentam vários desafios à medida que os OEM, os fabricantes de baterias e os fornecedores de células se esforçam por desenvolver sistemas de baterias de elevado desempenho, fiáveis e seguros para veículos eléctricos (EV) e aplicações de armazenamento de energia. Com a crescente procura de maior densidade energética, maior alcance e carregamento mais rápido, as soluções de teste devem ser precisas, escaláveis e adaptáveis a novas tecnologias.

Um dos principais desafios é assegurar uma medição precisa e fiável da tensão, corrente e capacidade em várias células e conjuntos de baterias. Uma vez que o comportamento da bateria varia em diferentes condições de funcionamento, os sistemas de teste devem captar dados em tempo real em cenários de carga dinâmica, mantendo uma elevada precisão. Além disso, a medição de alta tensão e alta corrente requer uma aquisição de dados segura e isolada para evitar riscos eléctricos e garantir a conformidade com as normas de segurança da indústria.

Outro grande desafio é a integração de várias disciplinas de ensaio.as pilhas devem ser avaliadas não só quanto ao desempenho elétrico, mas também quanto à durabilidade mecânica, resistência à vibração e estabilidade térmica. Isto requer testes sincronizados de análise de energia, imagem térmica, medição de tensão e simulação ambiental para detetar potenciais falhas antes da implementação. Além disso, à medida que as tecnologias de baterias evoluem, as soluções de teste devem ser escaláveis e preparadas para o futuro, suportando a próxima geração de químicos de baterias, baterias de estado sólido e novas arquitecturas de armazenamento de energia.

A Dewesoft aborda esses desafios oferecendo soluções de teste de bateria de alta precisão, modulares e integradas, garantindo uma validação abrangente para a próxima geração de sistemas alimentados por bateria.

Ensaios multifísicos

As soluções de teste integradas da Dewesoft permitem o monitoramento simultâneo de quantidades multifísicas:

• Mecânica (estruturais, vibrações, etc.)

• Elétrico (potência, energia, harmónicos, eficiência)

• Térmica

Esta abordagem holística permite uma compreensão abrangente dos seus espécimes de teste sob várias condições. Os nossos sistemas DAQ de software de fácil utilização tornam extremamente fácil a configuração de diferentes entradas e facilitam a visualização e análise de dados em tempo real. Isto simplifica todo o processo de teste e observa as condições de todos os ângulos.

Ao escolher a Dewesoft, está a garantir que os seus produtos são rigorosamente testados para resistir às condições em que têm de funcionar.

Teste de desempenho e eficiência da bateria

Exato análise da eficiência e das perdas é crucial no teste de baterias, garantindo um desempenho e fiabilidade óptimos. Analisadores de potência Dewesoft e os sistemas de aquisição de dados fornecem medições DC e AC de alta precisão para avaliar a eficiência da bateria, os ciclos de carga/descarga, as perdas de energia e a conversão global de energia.

Os testes de desempenho e eficiência energética das baterias envolvem uma série de atributos-chave importantes:

• Capacidade: A quantidade de carga que uma bateria pode armazenar e fornecer, normalmente medida em miliamperes-hora (mAh) ou amperes-hora (Ah).

• Tensão: A diferença de potencial elétrico entre dois pontos numa bateria. A tensão é fundamental para determinar se uma bateria está totalmente carregada, descarregada ou com mau funcionamento.

• Atual: O fluxo de carga eléctrica, normalmente medido em amperes (A). O teste da bateria inclui frequentemente a medição da corrente durante os ciclos de carga e descarga.

• Ciclo de vida: O número de ciclos de carga e descarga a que uma bateria pode ser submetida antes de a sua capacidade se degradar até um determinado nível, frequentemente 80% da sua capacidade original.

• Estado de carga (SOC): Uma medida da carga atual de uma bateria em relação à sua capacidade total, normalmente representada como uma percentagem.

• Estado de saúde (SOH): Uma medida do estado geral de uma bateria, incluindo a sua capacidade de manter a carga e fornecer energia relativamente às suas especificações originais.

• Resistência interna: A resistência dentro de uma bateria que impede o fluxo de corrente. Uma resistência interna mais elevada pode indicar envelhecimento ou mau desempenho.

• Taxa de carga/descarga: A velocidade a que uma bateria é carregada ou descarregada, frequentemente expressa como taxa C (por exemplo, 1C, 0,5C).

• Eficiência Coulombiana: O rácio entre a quantidade de carga que uma bateria pode fornecer durante a descarga e a quantidade que recebeu durante o carregamento. Mede a eficiência do processo de carga/descarga.

• Temperatura / integridade térmica: A temperatura pode afetar o desempenho, a eficiência, a segurança e a vida útil da bateria. As temperaturas elevadas podem acelerar a degradação, enquanto as temperaturas baixas podem reduzir a capacidade. O pior cenário é a chamada "fuga térmica"

• Densidade de potência: A quantidade de energia que uma bateria pode fornecer por unidade de massa ou volume, normalmente medida em W/kg ou W/L.

• Densidade energética: A quantidade de energia armazenada por unidade de massa ou volume, normalmente medida em Wh/kg ou Wh/L.

• Queda de tensão: Uma diminuição da tensão da bateria sob carga. Isto pode indicar um problema como uma resistência excessiva ou uma descarga excessiva.

• Eficiência de carga/descarga: A eficiência com que uma bateria converte a energia de entrada durante o carregamento e a quantidade de energia utilizável que fornece durante a descarga.

• Sobrecarga/sobredescarga: Carregar ou descarregar uma bateria para além dos seus limites de segurança pode danificá-la, levando a uma redução do tempo de vida útil ou a riscos de segurança.

• Espectroscopia de impedância: Um método para medir e analisar a impedância de uma bateria numa gama de frequências. Ajuda a compreender as propriedades internas e o estado da bateria.

• Teste de conformidade de segurança: Testes efectuados para verificar a existência de problemas como curto-circuitos, fuga térmica, fugas e sobretensão que podem causar riscos durante a utilização da bateria.

O conhecimento destes termos proporciona uma compreensão abrangente do desempenho, longevidade e segurança de uma bateria.

Teste e análise do carregamento da bateria

O carregamento da bateria desempenha um papel crucial no desempenho, eficiência e longevidade de qualquer dispositivo alimentado por bateria. Os analisadores de energia e os sistemas de aquisição de dados da Dewesoft fornecem uma solução abrangente para testar e analisar os processos de carregamento CA e CC, garantindo uma avaliação precisa da eficiência, avaliação da qualidade da energia e otimização do tempo de carregamento.

Os sistemas Dewesoft permitem a monitorização e análise detalhada de:

• Desempenho de carregamento AC e DC

• Consumo de energia e eficiência do carregamento

• Análise do ciclo de carga/descarga

• Otimização e calendarização do processo de carregamento

• Análise da qualidade da energia e dos harmónicos

Carregamento indutivo (Transferência de energia indutiva - IPT)

A tecnologia de carregamento sem fio requer uma análise precisa de alta frequência para uma transferência de energia ideal. As soluções Dewesoft suportam:

• Medições de alta frequência de comutação (até 150 kHz)

• Análise de eficiência para transferência de energia até 6 kW (60-80%)

Caraterísticas avançadas de software e hardware

Os analisadores de potência Dewesoft são alimentados pelo premiado software de aquisição datya que fornece uma ampla gama de ferramentas analíticas para uma visão profunda do processo de carregamento:

• Visualização do processo de carregamento em tempo real

• Scope, FFT, FFT 3D, FFT de referência

• Análise harmónica e FFT (2 kHz - 150 kHz) para avaliação da qualidade da energia

• Tabela harmónica para análise detalhada do domínio da frequência

• Comutação de tensão, desequilíbrio e deteção de corrente de inrush

• Cálculo exato da potência de carregamento e widgets de visualização

A aquisição de dados de alta resolução da Dewesoft, a análise em tempo real e a visualização intuitiva permitem testes abrangentes de carregamento de bateria EV convencional e indutivo. Nossas soluções ajudam os engenheiros a otimizar a transferência de energia, reduzir perdas e melhorar a eficiência do carregamento.

Ensaios ambientais

As baterias devem funcionar de maneira confiável sob condições extremas de temperatura, umidade e pressão para garantir segurança e eficiência em aplicações do mundo real. Os sistemas Dewesoft DAQ fornecem monitoramento e análise precisos durante os testes em câmaras ambientais, permitindo que os engenheiros avaliem o comportamento da bateria em ambientes de teste controlados.

Para testes ambientais de baterias, suporte de sistemas Dewesoft:

• Medições multiponto de temperatura, humidade e pressão utilizando sensores de alta precisão

• Amplificadores de termopar altamente isolados, concebidos para ambientes de alta tensão (HV), assegurando uma monitorização térmica exacta em condições adversas

• Acompanhamento do desempenho em tempo real sob diferentes pressões ambientais

• Análise eléctrica, térmica e mecânica sincronizada para avaliar a degradação do desempenho

• Ferramentas de análise de dados e de elaboração de relatórios avançadas, mas fáceis de utilizar

A aquisição de dados da Dewesoft garante um monitoramento abrangente da durabilidade, eficiência e segurança da bateria em uma ampla gama de condições ambientais. Com medições de alta resolução e ferramentas de análise avançadas, nossa solução fornece uma visão profunda do desempenho da bateria durante o ciclo de temperatura, exposição à umidade e testes de estresse ambiental extremo.

Ensaios de durabilidade mecânica e estrutural

As baterias em veículos elétricos e híbridos devem suportar tensões mecânicas, vibrações e impactos para garantir segurança, confiabilidade e longevidade. Os sistemas de aquisição de dados da Dewesoft fornecem soluções de teste de alta precisão para avaliar a durabilidade mecânica e estrutural em condições reais e de laboratório.

Para os ensaios mecânicos da bateria, o suporte dos sistemas Dewesoft:

• Ensaio de estrada para a plataforma - Capturar dados reais de vibração, choque e impacto de veículos e reproduzi-los em condições de laboratório

• Agitador e 6DOF (seis graus de liberdade) - Simulação de vibrações operacionais e condições de carga em vários eixos

• Medições com acelerómetros e extensómetros - Monitorização da integridade estrutural e da fadiga sob tensão mecânica

• Análise eléctrica e mecânica sincronizada - Correlacionar os efeitos da vibração com o desempenho e a eficiência da bateria

• Fadiga e análise de falhas - Identificar os pontos fracos para melhorar o design do compartimento da bateria

Com a aquisição de dados multifísicos de alta velocidade, as soluções Dewesoft permitem que os engenheiros avaliem a robustez da bateria, otimizem o projeto estrutural e garantam a conformidade com os padrões de segurança em aplicações automotivas, aeroespaciais e industriais.

Teste do sistema de gestão da bateria (BMS)

Um Sistema de Gestão de Baterias (BMS) é fundamental para monitorizar, proteger e otimizar o desempenho da bateria. Garantir a precisão e a confiabilidade do BMS requer testes abrangentes de suas funções de tensão, corrente, temperatura, comunicação e balanceamento. Os sistemas de aquisição de dados da Dewesoft fornecem uma solução completa para testar a funcionalidade do BMS em condições reais.

Para testes BMS, suporte de sistemas Dewesoft:

• Monitorização de alta precisão da tensão e da corrente em células e módulos individuais

• Medição de temperatura com amplificadores de termopar com isolamento elevado, garantindo um funcionamento seguro em ambientes de alta tensão (HV)

• Análise do equilíbrio da célula para verificar a eficiência do BMS na equalização da carga

• Descodificação de protocolos CAN, CAN FD, XCP e outros em tempo real para testes de comunicação

• Avaliação do estado de carga (SoC) e do estado de saúde (SoH) para monitorização do estado da bateria

• Deteção e registo de falhas para analisar a resposta do BMS em condições de stress

Com a aquisição sincronizada de dados elétricos, térmicos e de comunicação, o Dewesoft permite que os engenheiros validem algoritmos BMS, detectem ineficiências e garantam a operação ideal da bateria. A escalabilidade do sistema e a aquisição de dados em alta velocidade o tornam ideal para pesquisa, desenvolvimento e validação de BMS em aplicações de veículos elétricos e híbridos.

Testes de baterias reais em veículos eléctricos

Os testes de laboratório por si só não são suficientes para entender completamente o desempenho da bateria em condições do mundo real. Os analisadores de energia portáteis da Dewesoft e os sistemas DAQ fornecem aquisição de dados de alta precisão para testes de bateria EV na estrada, garantindo uma avaliação precisa da verdadeira autonomia, eficiência e consumo de energia em ambientes dinâmicos.

Principais caraterísticas para testes de baterias no mundo real:

• Design portátil e robusto do hardware DAQ para testes no veículo em quaisquer condições

• Ampla gama de temperaturas de funcionamento (-40°C a +85°C) para condições extremas

• Medição em tempo real da potência, do consumo de energia e da eficiência

• Avaliação da autonomia real em condições reais de condução (WLTP, NEDC, etc.)

• Monitorização de tensão e corrente de alta precisão para ciclos de carga/descarga

• GPS integrado e registo de dados do veículo para uma análise completa do ensaio

Os sistemas Dewesoft permitem que os engenheiros capturem dados precisos do desempenho do trem de força enquanto os veículos operam em vários cenários de direção, terrenos e condições climáticas. Com aquisição de dados sincronizada e análise em tempo real, nossa solução garante uma compreensão abrangente do desempenho da bateria EV, ajudando a otimizar a eficiência e aumentar o alcance da condução.