Simplification des tests automatisés : tests de performances des batteries EV avec l'alimentation électrique PXB

Afin d'enregistrer les données de mesure et de contrôler les équipements de test, l'exécution de logiciels tels que LabVIEW ou PyVISA/Python pour des tests automatisés peut nécessiter des configurations volumineuses et coûteuses. La complexité de ces configurations peut toutefois augmenter considérablement avec les tests de batteries de véhicules électriques. Les tests de validation automobile peuvent être une entreprise importante et coûteuse avec des cycleurs de batterie, des appareils de mesure/enregistrement, de grandes chambres environnementales et des systèmes de refroidissement. Cette infrastructure est nécessaire pour garantir que les équipements automobiles peuvent fonctionner de manière nominale malgré de nombreuses contraintes environnementales, mécaniques et électriques potentielles au cours de la durée de vie d'un véhicule.

Les tests de performances des batteries EV diffèrent des tests de batteries traditionnels avec les profils de charge CC et CV. Ces tests prennent en compte, par exemple, l'impact des harmoniques des convertisseurs de puissance sur le groupe motopropulseur du VE et, in fine, sur la charge et la décharge de la batterie. Les caractéristiques de réponse transitoire des batteries doivent également être prises en compte lors de ces tests et nécessitent davantage de profils dynamiques réels pour charger la batterie. Lors de ces tests, il est utile de disposer d'une alimentation capable de séquencer et de produire facilement ces formes d'onde sans trop de complexité logicielle. L'alimentation Kikusui PXB est capable d'effectuer facilement un séquençage et de produire une forme d'onde de test en un seul clic grâce à son serveur Web intégré. Un enregistreur de données interne peut enregistrer toutes les mesures afin que l'utilisateur puisse ensuite analyser les performances de la batterie. Cet article décrit divers tests de cyclage de la batterie et explique comment même les tests les plus complexes peuvent être facilement effectués avec l'alimentation PXB.

Les batteries au lithium-ion (Li-ion) sont souvent la batterie de choix pour les véhicules électriques et ces batteries souffriront à la fois du vieillissement calendaire et cyclique. Le calendrier dépend encore une fois principalement de la température et de l’état de charge (SoC) de la batterie. Le SoC est le niveau de charge de la batterie par rapport à elle-même et est généralement exprimé en pourcentage. D'autres mécanismes de vieillissement surviennent en raison des opérations de charge et de conduite, ces dernières nécessitant un profil de charge dynamique.

Les tests de cyclage de la batterie nécessitent de charger la batterie à plusieurs reprises jusqu'à ce qu'elle atteigne son potentiel de stockage d'énergie et de la décharger. Ces tests de fiabilité sont coûteux et gourmands en énergie, car ils peuvent nécessiter des mois de cyclage continu. Toute l'énergie déchargée est souvent dissipée via un banc de charge résistif refroidi par convection (liquide ou air forcé). Divers paramètres tels que le SoC, la température, la capacité et la profondeur de décharge (DoD) sont mesurés après chaque cycle ou à différents points prédéterminés au cours de chaque test. Les méthodes de charge peuvent varier entre plusieurs méthodes : courant constant (CC), tension constante (CV), puissance constante (CP) et méthode de charge hybride CC-CV. Une idée des différents tests effectués sur différentes technologies Li-ion et de leurs ensembles de données accessibles au public peut être consultée ici. La méthode hybride CC-CV souvent utilisée est visible dansFigure 1 . La batterie est chargée avec un courant constant (Ich) qui permet à la batterie d'atteindre un niveau de tension prédéfini (Uch). Ensuite, Uch reste constant tandis que le courant de charge diminue progressivement. Le processus de charge est ensuite interrompu lorsque le courant de charge est inférieur à un niveau de coupure (Iend) qui est généralement inférieur à 3 % du courant nominal [1].

Les alimentations Kikusui PXB peuvent effectuer des charges CC, CV, CP et CC-CV pour analyser le comportement en régime permanent et les performances de durée de vie de différentes topologies de batterie. Il convient de noter que des dépassements peuvent se produire en fonction de la relation entre l'impédance de la charge et les réglages de tension divisés par les réglages de courant (V/I=R) de l'alimentation. Les dépassements peuvent être évités en définissant la priorité du mode CC lorsque les batteries sont connectées. La vitesse de réponse requise de l'alimentation peut être optimisée en fonction des conditions de test et des spécifications de charge (Figure 2).

L'alimentation bidirectionnelle offre également des capacités de régénération sur site, fournissant à la fois une source et un puits pour les tests de cyclage des batteries. Lorsque l'alimentation est régénérée vers l'unité à partir de la batterie testée, la puissance de charge est convertie en énergie réutilisable et régénérée vers la LIGNE AC, alimentant ainsi potentiellement les racks voisins et les équipements de test à proximité au lieu de gaspiller l'excès d'énergie avec des bancs de charge.