​Cómo seleccionar un ciclador de baterías para probar módulos y paquetes de vehículos eléctricos

​NI tiene un portafolio de opciones de cicladores de baterías de VE de alto rendimiento para cubrir una amplia variedad de capacidades que cubren requisitos específicos de pruebas a lo largo del ciclo de vida de la batería, desde I&D, validación hasta producción, fin de vida útil y remanufactura. Evaluemos algunos casos de uso del mundo real y compartamos por qué se seleccionó una solución.

1. Reproducir señales del mundo real desde Record and Play

​Battery Lab A es un gran laboratorio avanzado de validación de baterías que evalúa nuevas arquitecturas de baterías de alta potencia de hasta 1500 V. El objetivo del laboratorio es emular las condiciones medidas del mundo real para investigar el rendimiento de la batería, la dinámica y el impacto de las cargas vivas y la duración de la batería. 

​El cliente quería medir y registrar perfiles dinámicos y recrear una dinámica de sistema específica a frecuencias de 10 kHz. Idealmente, la solución debe proporcionar capacidad de ciclo con una frecuencia de al menos 20 kHz para reproducir con precisión esas señales, incluyendo la emulación de ondulación y la caracterización de la batería.

^{Figura 1: Ciclador de baterías HPS-17000}

Se seleccionó el HPS-17000 porque puede probar productos de hasta 1500 V, permitiendo la producción de señales de pruebas de alta frecuencia. Su capacidad de alto rendimiento permite ejecutar formas de onda de alta frecuencia y alta fidelidad a alta resolución en microsegundos. La unidad puede inyectar señales de frecuencia más alta para observar cómo reacciona la batería, registrar y medir su señal y reproducirla en la batería. El ciclador de baterías de alto voltaje HPS-17000 es ideal para probar aplicaciones HIL utilizando un punto de ajuste con estampa de tiempo y transmisión de medidas por Ethernet a velocidades de hasta 100 kHz, que supera por mucho la frecuencia requerida de 10 kHz.

^{Figura 2: HPS-17000 proporciona una respuesta de paso de producción de señal de pruebas de alta frecuencia de 0 a 100 A en .25 ms}

​La Figura 2 muestra una medida de alcance de una respuesta de paso controlada por velocidad de 0 a 100 A con el paso completado en 0.25 milisegundos. Esto ilustra la capacidad del HPS-17000 para inyectar señales con contenido de alta frecuencia de manera controlada.

2. Probar múltiples dimensiones de batería simultáneamente

 

Battery Lab B es un gran laboratorio de validación de I&D de baterías que requiere probar paquetes de baterías con múltiples dimensiones que varían ampliamente en voltaje y potencia. Los paquetes se encuentran en diferentes áreas y laboratorios dentro de la instalación, así como en instalaciones remotas. Esto requiere reconfigurar los cicladores para aumentar y disminuir los niveles de potencia en cuestión de días. Los tipos de pruebas se extienden por todas partes, incluyendo las pruebas del ciclo de vida para el rendimiento máximo, la eficiencia operativa, la validación segura del sistema, el rendimiento del ciclo térmico, la resistencia del producto y el perfeccionamiento del BMS para la aplicación final. 

^{Figura 3: Ciclador de baterías NHR-9300}

​El sistema de pruebas de paquete de baterías regenerativas NHR-9300 fue seleccionado por su reconfiguración, configuración y movilidad fáciles y flexibles. Sus bloques de potencia modulares de 100 kW se pueden escalar hasta 2.4 MW y reducir según sea necesario para optimizar la configuración y la planificación para probar varios sistemas dentro de un paquete de baterías. Los ingenieros están reconfigurando constantemente su tamaño total y su aplicación desde 100 kW, 500 kW y 2 MW. Algunos de los cicladores a veces se separan y se envían a otro departamento donde se encuentran los activos de capital, como las cámaras de temperatura.

^{Figura 4: El NHR-9300 proporciona potencia modular y escalable en bloques de construcción de 100 kW para una fácil reconfiguración}

​Este ciclador de baterías es compatible con dispositivos móviles con una mayor densidad de potencia, lo que permite que los gabinetes se muevan fácilmente sobre ruedas y permite al cliente escalar la potencia según sea necesario. 

​Las múltiples opciones de control, incluyendo el gran panel de visualización para gráficas y pantallas de osciloscopio, brindan al operador una manera fácil de comenzar a trabajar con capacidad lista para usar para pruebas simples y capacidad de programación para pruebas más sofisticadas.

3. Ejecutar pruebas de batería bajo condiciones NEMA altas

​Battery Lab C es un laboratorio de validación que prueba los paquetes de baterías en los que la batería se somete a duras condiciones físicas y ambientales para probar el ciclo de vida de una batería de VE con perfiles de carga y ciclos de carga típicos, así como cantidades excesivas de sobrecarga de potencia. 

^{Figura 5: ERS-BIC}

​¿Cuál es la mejor solución para este escenario? El laboratorio está configurado con cámaras de temperatura y condiciones ambientales controladas por uno o más sistemas ERS-BIC. Estos sistemas se pueden agrupar de manera eficiente para proporcionar clasificaciones de voltaje, corriente y potencia más altas con un fácil control maestro y esclavo. El ERS-BIC tiene una capacidad única para administrar cantidades excesivas de sobrecarga de energía en caso de que haya un pico de potencia que supere la nominal. Esto es útil cuando el banco de pruebas está planificado para los requisitos de potencia nominal, pero hay casos de uso en los que se requiere una potencia sustancialmente mayor durante un corto período de tiempo. En este caso, la potencia nominal se utiliza durante el tiempo de recuperación.

^{Figura 6: ERS-BIC proporciona capacidad de sobrecarga y recuperación rápida hasta el 180% de la potencia durante 30 segundos}

​La unidad ERS-BIC tiene un diseño de enfriado por agua que le permite manejar pulsos de sobrecorriente y sobrepotencia o pulsos de alta corriente sin requerir una cantidad equivalente de tiempo de enfriamiento. Esto es único en la industria y le permite realizar más pruebas en un espacio más pequeño. Su diseño de enfriado por agua también hace posible alcanzar niveles más altos de clasificación IP o NEMA para entornos sucios, polvosos o contaminados si es necesario con clasificaciones IP hasta IP54.

​Si bien todos los laboratorios de baterías son únicos, NI ofrece una amplia variedad de cicladores de baterías de alto rendimiento para cumplir con los requisitos de su aplicación. Consulte la siguiente ilustración para una comparación de cómo algunos de nuestros sistemas se asignan a los requisitos para pruebas a nivel de módulo y paquete.

^{Figura 7: Portafolio de cicladores de batería y emuladores de batería de NI}

​En los laboratorios modernos se utilizan otros equipos y software de pruebas de baterías de NI. Nuestro software del sistema de pruebas de batería (BTS) proporciona una funcionalidad lista para usar a través de complementos, controladores de dispositivos e IP especializada de análisis/pruebas y puede administrar una flota de sistemas de pruebas de baterías y sus datos. Los dashboards se pueden personalizar para simplificar el análisis de datos. 

​En conclusión, elegir el ciclador de baterías adecuado para probar módulos y paquetes de vehículos eléctricos es crucial para garantizar la fiabilidad, el rendimiento y la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos. Las consideraciones clave incluyen comprender los objetivos, parámetros y entornos de prueba específicos de su laboratorio de baterías, así como la flexibilidad y escalabilidad necesarias para adaptarse a las cambiantes necesidades de las pruebas.

​NI ofrece un portafolio completo de cicladores de baterías de alto rendimiento diseñados para abordar una amplia variedad de requisitos de pruebas a lo largo del ciclo de vida de la batería. Desde I&D y validación hasta producción y pruebas al final de su vida útil, nuestras soluciones brindan la flexibilidad, precisión y fiabilidad necesarias para acelerar la investigación y el desarrollo de baterías, reduciendo los costos y el tiempo de comercialización.

​Al consultar con nuestros expertos en pruebas de baterías y evaluar casos de uso del mundo real, usted puede seleccionar con confianza la solución óptima de ciclador de baterías que se adapte a sus necesidades únicas. Contáctenos para conocer más sobre las opciones de ciclador de baterías de NI para el módulo de baterías de VE y pruebas de paquetes.

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