Современная электроника №2/2022

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2022 Выберите подходящее оборудование для тестирования и контроля температуры аккумуляторных батарей Рис. 1. График зависимости мощности от температуры показывает пределы мощности элемента или АКБ в диапазоне температур (источник: Kandler Smith, NREL milestone report, 2008) В современной электронной технике питание от аккумуляторных батарей используют практически все переносные электронные устройства. Батареи служат источником энергии также в системах бесперебойного питания в крупных стационарных электроустановках. Кроме того, все электромобили используют тяговые аккумуляторные батареи (АКБ) для питания электропривода. АКБ должны обладать необходимой удельной мощностью (Вт/кг), чтобы иметь возможность выдавать ток, достаточный для достижения скоростных характеристик электромобиля. Им также требуется иметь высокую удельную энергию (Вт ⋅ ч/кг), необходимую для достижения большей продолжительности работы или дальности поездки. Бернард Энг (Keysight Technologies) Почему необходимо контролировать температуру АКБ? Большинство современных АКБ используют литий-ионные элементы и имеют рабочий диапазон темпера- тур от +15 до +35°C, при котором обе- спечиваются максимальная эффектив- ность и ёмкость. ● Если батарея работает при темпера- туре окружающей среды ниже +15°C, то в ней замедляются электрохимиче- ские реакции и, как следствие, ухуд- шаются её характеристики и умень- шается ёмкость. ● Если АКБ работают при температу- ре окружающей среды выше +35°C, то деградация элементов со време- нем может ускориться. В результа- те вы можете заметить сокращение срока службы батареи, неравномер- ное старение элементов из-за перепа- дов температур, опасные отклонения характеристик и более высокую сто- имость жизненного цикла. При экс- тремально высоких температурах батареи выходят из строя, что мо- жет сопровождаться утечкой элек- тролита, задымлением, возгорани- ем и даже взрывом. На приведённом на рис. 1 графике зависимости мощности от темпера- туры показаны предельные значения мощности для литий-ионного эле- мента, модуля или батареи в диапазо- не температур. Интервал от +15 до +35°C является оптимальным рабочим диа- пазоном, при котором АКБ достигают максимальной производительности. В этом диапазоне температур обеспе- чивается самая эффективная, надёжная и безопасная работа батарей. Когда используют систему сбора данных для контроля температуры батареи Система сбора данных (DAQ) явля- ется одним из самых универсаль- ных инструментов для измерения температуры отдельного объекта или нескольких объектов. Система сбора данных может контролиро- вать температуру в нескольких точ- ках аккумуляторной батареи изде- лия. В процессе разработки изделия, как правило, сначала тестируются отдельные функциональные блоки схемы, а затем проверяются все бло- ки, интегрированные в схему. Лабо- раторное тестирование аккумуля- торных батарей и систем питания проводится на ранних стадиях про- ектирования изделия с использова- нием нескольких стандартных лабо- раторных приборов. Систему сбора данных можно использовать для контроля темпера- туры в нескольких точках системы питания изделия. Также необходи- мы источник питания постоянно- го тока для заряда и электронная нагрузка постоянного тока для раз- ряда АКБ. На рис. 2 показана общая схема изме- рений с системой сбора данных. Если у вас есть двухквадрантный источник питания постоянного тока, который может подавать и потреблять ток, то им можно заменить отдельный источ- ник питания и электронную нагрузку постоянного тока. На рис. 3 показан вид программно- го интерфейса ПО сбора данных для ПК, которое дополняет аппаратную систему сбора данных для повышения производительности. Используя такое приложение, можно быстро настро- ить и выполнить тесты и быстрее получить результаты. Многие при- кладные программы для работы с данными на ПК позволяют графиче- ски создавать автоматизированные тесты, что значительно сокращает время разработки тестов. Программ- ное обеспечение предоставляет гра- фический интерфейс для интуитивно Мощность Медленное протекание электрохимических реакций Оптимальный рабочий диапазон Постепенная деградация элементов Разряд Заряд Ухудшение характеристик и снижение ёмкости Оптимальная эффективность, высокая надёжность и безопасность Сокращение срока службы Температура