CÁC MẶT BẰNG PIN TÙY CHỈNH: PHÁT TRIỂN VÀ CỐ ĐỊNH KIỂM TRA SẢN XUẤT Được viết bởi Anton Beck Được đăng vào ngày 30 tháng 3 năm 2022 lúc 9:48 sáng

Có rất nhiều cân nhắc về điện, cơ học và hóa học khi phát triển một bộ pin tùy chỉnh.Ngoài việc quyết định thành phần hóa học của tế bào, khách hàng cũng phải biết bộ pin có thể hoạt động như thế nào trong các điều kiện môi trường khác nhau liên quan đến ứng dụng.Họ muốn biết thời hạn sử dụng của pin, tốc độ sạc/xả và bất kỳ mối nguy hiểm nào có thể xảy ra khi sử dụng bộ pin.

Thử nghiệm bộ pin trở thành một bước thiết yếu trong quá trình phát triển và sản xuất.Nó cho phép khách hàng hiểu cách thức hoạt động của pin và cho phép thực hiện các thay đổi trước khi bắt đầu sản xuất đầy đủ để giải quyết bất kỳ vấn đề nào.

Tìm hiểu cách giảm chi phí bộ pin và thời gian hoàn thành sản phẩm cuối cùng của bạn

Cân nhắc về điện và cơ khí để phát triển bộ pin

Các khía cạnh điện và cơ học có thể tập trung vào dung lượng tế bào của bộ pin bằng cách tính toán tốc độ xả và sạc.Một cân nhắc khác liên quan đến cách cấu hình pin trong gói, chẳng hạn như song song hoặc nối tiếp và cách mỗi ô sẽ được kết nối bên trong gói.Những thứ khác cần xem xét sẽ là nhiệt độ của bộ pin khi sử dụng được tạo ra bởi các kết nối điện cũng như hóa chất của pin, điện trở của dòng điện, trạng thái sạc (SoC), nhiệt độ của pin và tình trạng sức khỏe (SoH ) trong số các yếu tố khác.

Đối với pin dựa trên lithium, hệ thống quản lý pin (BMS) phải được bao gồm trong bộ pin.Hệ thống này quản lý các ô pin để đảm bảo rằng chúng hoạt động trong các thông số đã xác định.Nếu các ô gặp phải một số loại hỏng hóc, trục trặc hoặc quá nóng, hệ thống BMS sẽ kích hoạt để cắt dòng điện đến các ô pin.

Các loại thiết bị kiểm tra bộ pin

Có nhiều loại thiết bị kiểm tra khác nhau được sử dụng dựa trên bộ pin, loại kiểm tra nào sẽ được thực hiện và các yếu tố khác.Ba loại trình kiểm tra phổ biến là thủ công, điện tử và tự động.

Ví dụ về thiết bị kiểm tra bộ pin tùy chỉnh.

Trình kiểm tra thủ công:Trình kiểm tra thủ công đã được sử dụng qua nhiều thế hệ.Mặc dù máy kiểm tra điện tử và tự động thường được tìm thấy trong phòng thí nghiệm, nhưng máy kiểm tra thủ công đôi khi vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.Hai thiết lập thử nghiệm – điện trở vật lý và nguồn DC – được sử dụng.Điện trở vật lý được sử dụng để xả pin khi nguồn DC sạc pin.Loại thử nghiệm này có thể phức tạp và tốn thời gian vì phải sử dụng hệ thống dây điện và thiết bị bổ sung (chẳng hạn như DMMS và rơle) để chuyển đổi giữa các tải khác nhau cũng như thực hiện các phép đo.

Máy kiểm tra điện tử:Các kỹ sư thường xây dựng các máy kiểm tra điện tử tùy chỉnh để điều chỉnh các thông số kiểm tra theo nhu cầu của ứng dụng và để đánh giá các thông số của bộ pin.Máy kiểm tra điện tử có thiết lập tải DC điện tử và nguồn DC điện tử, tất cả trong một hệ thống.Các thông số kiểm tra đo lường được lập trình vào tải và nguồn.Thiết bị riêng biệt vẫn là một yêu cầu đối với những người thử nghiệm này, chẳng hạn như DMM, rơle an toàn, DAQ và đầu dò.Mặc dù có các phép đo và tự động hóa tích hợp được cải tiến, nhưng đây vẫn có thể là một quy trình phức tạp và cần có thời gian.

Người kiểm tra tự động:Máy kiểm tra tự động lấy các bộ phận của máy kiểm tra điện tử và kết hợp chúng với các công cụ tự động và đo lường tích hợp.Trong một thiết lập duy nhất là tải DC điện tử và nguồn DC điện tử.Sau đó, các khả năng lập trình được đưa vào máy kiểm tra.Máy kiểm tra tự động có thể được chế tạo tùy chỉnh cho bộ pin và ứng dụng hoặc là sản phẩm thương mại có sẵn.Nếu mua một mẫu có sẵn, có thể có một số tích hợp hạn chế và các tính năng bổ sung tùy thuộc vào nhà sản xuất thử nghiệm.

Thử nghiệm cho bộ pin

Đồ đạc thử nghiệm được phát triển để kiểm tra cách các bộ pin hoạt động trong một quy trình mô phỏng, được kiểm soát.Thử nghiệm này cho phép lập trình thêm các hệ thống điện cũng như hiệu chuẩn.Hãy nhớ rằng thử nghiệm không chỉ diễn ra một lần trong giai đoạn phát triển và sản xuất mà ở các khoảng thời gian riêng biệt khi thử nghiệm mạch điện trước khi được gắn vào các ô và sau khi gói gần như được lắp ráp (thử nghiệm dây chuyền cuối cùng).Các loại kiểm tra bộ pin có thể bao gồm những điều sau đây:

• Thử nghiệm cân bằng Nghiên cứu và Phát triển (R&D)
• đo công suất
• Đặc tính lão hóa pin
• Tác động ứng suất cơ học
• Hiệu ứng SoH
• Hiệu suất sạc nhanh
• Hiệu suất môi trường mô phỏng
• Thử nghiệm nạp/xả

Kiểm tra sạc và xả liên quan đến việc có một bộ cố định văn bản cung cấp năng lượng để đặt vào pin để đánh giá mức sạc hoặc tạo ra tải để rút năng lượng trong bộ pin ra ngoài.Sử dụng loại thiết bị cố định văn bản này cho phép kỹ sư kiểm tra dung lượng của pin hoặc nhiệt độ tăng như thế nào trong quá trình xả ở các tốc độ khác nhau.

Để đánh giá sự phóng điện, thiết bị thử nghiệm được kết nối giữa cực âm và cực dương.Năng lượng được rút ra khi các cation và điện tử di chuyển từ cực dương về cực âm.Để đánh giá điện tích, người kiểm tra buộc dòng điện vào các ô pin khi các electron di chuyển từ cực âm sang cực dương.

Kiểm tra xác thực dữ liệu và phần cứng BMS

Trong khi thử nghiệm mạch thường được thực hiện sau khi in bảng mạch hoàn tất, kiểm tra phần cứng và phần mềm BMS được thực hiện khi gói được lắp ráp.Bộ pin được quay vòng trong khi kỹ sư đánh giá cách phần mềm và phần cứng BMS hoạt động với các tế bào.Các phép đo được thực hiện cho nhiều khía cạnh bao gồm nhiệt độ, dòng điện, điện áp, SoC và năng lượng.Thử nghiệm này đảm bảo rằng BMS đang hoạt động như dự định cho các quy trình an toàn và để tính toán dung lượng của bộ pin.

Thời gian cho thiết bị kiểm tra bộ pin

Khi có được các thiết bị kiểm tra sản xuất tùy chỉnh, dòng thời gian cho thiết bị kiểm tra sẽ là duy nhất cho từng khách hàng dựa trên kích thước của bộ pin, độ phức tạp của thiết bị điện tử và BMS cũng như loại phép đo sẽ được thực hiện trên bộ pin.

Quá trình phát triển của người thử nghiệm nên bắt đầu sau khi có được tài liệu cần thiết liên quan đến bộ pin, dung lượng pin và nhu cầu năng lượng của ứng dụng.Vì những thiết bị kiểm tra này được sử dụng qua các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của bộ pin nên chúng phải được lắp ráp và sẵn sàng khi bộ pin chuyển qua từng giai đoạn sản xuất.Sau đó, các phép đo có thể bắt đầu trong quá trình R&D, sản xuất và sửa chữa kho có thể xảy ra.

Số lượng các bài kiểm tra mong muốn và cần thiết cũng sẽ định hình và thay đổi dòng thời gian.Nếu gặp sự cố trong quá trình thử nghiệm, bộ pin sẽ trải qua các quy trình thử nghiệm thứ cấp để đảm bảo rằng các sửa đổi cần thiết đều thành công hoặc nếu cần phải thực hiện các thay đổi bổ sung.

Tóm lược

Khách hàng nên xem máy kiểm tra ắc quy là một thủ tục cần thiết giúp tiết kiệm chi phí lâu dài.Mặc dù nó đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn vào thiết bị và tăng thêm chi phí khi thu thập và phân tích dữ liệu đo lường, nhưng máy kiểm tra bộ pin đảm bảo rằng các bộ pin chất lượng cao hơn đang rời khỏi dây chuyền sản xuất sẽ hoạt động trong ứng dụng dự kiến ​​với rủi ro hỏng hóc ở mức tối thiểu.Làm việc với nhà sản xuất có thể giúp khách hàng hiểu thêm về quá trình phát triển và sản xuất những thiết bị thử nghiệm này cũng như thời gian thử nghiệm sẽ ảnh hưởng đến lịch trình sản xuất.