Press "Enter" to skip to content

Масштабное производство электромобилей требует передовых технологий создания аккумуляторных батарей и их испытаний

Вследствие ужесточения нормативов по выбросам CO2 и более экологичных потребителей темпы перехода на электротягу (электромобили) продолжают ускоряться (примерно 10% в год). Ожидается, что все автомобили, проданные к 2025 году, будут работать на электрической тяге, тогда как сегодня этот показатель составляет менее 1%. Рост будет продолжаться, несмотря на высокую стоимость аккумуляторных батарей, цена на которые упорно остается не хочет снижаться и составляет примерно половину от общей стоимости автомобиля.

В то время как многие факторы влияют на определение стоимости батареи, производители могут добиться значительного прогресса в снижении затрат на заключительных этапах производства. В частности, во время создания и тестирования батареи, что может составлять до 20% стоимости батареи электромобиля.

Создание и тестирование аккумулятора — это длительный процесс, включающий несколько циклов заряда и разряда, которые активируют химический состав аккумулятора – процесс, который может занимать до двух дней. Эта необходимая процедура «готовит аккумулятор» к использованию и имеет решающее значение для обеспечения его надежности и качества. Поскольку это очень медленный процесс, это является существенным «узким местом», которое мешает массовому производству аккумуляторных батарей.

Однако партнерские отношения между производителями аккумуляторных батарей электрокаров и поставщиками электроники, имеющими опыт в разработке и тестировании различных электронных систем, позволяют им уделять больше внимания сокращению затрат времени и средств на этом критически важном этапе производства. Тем не менее, они по-прежнему способны поддерживать точность, необходимую для «продвинутой химии» батарей.

Более высокая производительность – более низкая стоимость

Чтобы снизить стоимость батарей, производителям необходимо придерживаться целостного подхода, который начинается с использования опыта поставщиков на уровне системы, чтобы уменьшить общую площадь схемы тестирования батарей при одновременном увеличении количества каналов. Важно отметить, что и то, и другое должно быть сделано при сохранении правильности методики, точности, надежности и скорости создания аккумуляторной батареи и тестовых измерений, чтобы обеспечить соблюдение требований безопасности, производительности и надежности.

Это нелегко сделать. Для внешнего интерфейса источники питания, управляющие цепями зарядки аккумулятора, должны строго контролироваться. Более того, для формирования и тестирования аккумуляторов требуется тщательный мониторинг профилей тока и напряжения, используемых во время циклирования аккумулятора, для предотвращения перезаряда и недозаряда. Это обеспечивает безопасность во время тестирования, а также продлевает срок службы батареи, что значительно снижает общую стоимость владения для конечного пользователя.

Для таких критических измерений батареи требуются очень высококачественные инструментальные усилители (in-amps) и соответствующие шунтирующие резисторы для измерения тока заряда / разряда батареи с точностью до ± 0,05% даже в суровых заводских условиях. Тот же уровень точности применяется к разностным усилителям, используемым для контроля напряжения во всем тепловом рабочем диапазоне.

Слияние функциональности в одну плату управления

Есть несколько способов включить эти компоненты в полноценное решение, но для достижения максимальной производительности и минимизации системной нагрузки это серьезная задача. Это является причиной разработки компанией Analog Devices AD8452, которая объединяет аналоговые входные цепи, цепи управления питанием и цепи мониторинга в одной интегральной схеме (рисунок ниже). Данные интегральные микросхемы могут включать в себя средства предотвращения перезарядки аккумуляторов, переключатели защиты от перенапряжения и интеллектуальные элементы управления для предотвращения перезарядки батарей, а также они могут снизить нагрузку на систему на 50%.

Аналоговый интерфейсный контроллер AD8452, контроллер и широтно-импульсный модулятор для тестирования аккумуляторных батарей.

Этот набор возможностей позволяет производителям аккумуляторов включать больше возможностей в тестовые системы, которые одновременно будут более эффективно использовать производственные площади. Кроме того, они позволяют производителям проектировать системы с большей функциональностью и более надежными процедурами испытания.

Эффективное преобразование мощности, в свою очередь, является еще одной возможностью для повышения производительности системы. Используя передовые архитектуры решения, испытательные системы могут минимизировать потребление энергии, обеспечивая двунаправленный обмен энергией с энергосистемой. Эффективное преобразование энергии также снижает потребность в оборудовании для теплоотвода, что может увеличить общую стоимость системы и энергопотребление. Конечным результатом является снижение затрат энергии и производственных затрат. Включение этих возможностей требует оценки системных функций, таких как изолированные драйверы затворов, которые обеспечивают более быстрые потребности в коммутации новых технологий переключения мощности из карбида кремния и нитрида галлия.

Преимущества тесного сотрудничества с поставщиками, обладающими знаниями системного уровня и широким ассортиментом продуктов, выходят за рамки доступа к более сложным компонентам и строительным блокам. Это также дает производителям батарей доступ к эталонным проектам для системных архитектур, которые могут быть более легко адаптированы, что делает время выхода на рынок в три-четыре раза меньше, чем если бы производитель батарей разрабатывал систему испытания с нуля.

С учетом того, что глобальный спрос на электромобили будет расти в среднем на 21% в год к 2021 году, потребность в тесном партнерстве между автопроизводителями и поставщиками аккумуляторных батарей играет очень важную роль. Поставщики должны предоставлять надежные, проверенные решения, которые позволяют системам производителей достигать новых уровней эффективности. Лучшие поставщики могут помочь производителям вывести эти новые возможности на рынок еще быстрее, а результаты позволят процветать производству аккумуляторов и электромобилей.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *