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La relevancia de las fuentes de alimentación programables en las pruebas de baterías
Estas fuentes de energía simulan con precisión y precisión el comportamiento de una batería en diferentes condiciones de carga y descarga.
Mauricio Di Paolo Emilio | 24 de mayo de 2023
Las fuentes de alimentación programables son fuentes de alimentación que se pueden controlar y programar de forma remota a través de varias interfaces digitales o entradas analógicas para proporcionar un voltaje de salida, una corriente y un nivel de potencia específicos. Las fuentes de alimentación programables se utilizan comúnmente en la fabricación de productos electrónicos, pruebas de baterías e investigación y desarrollo para proporcionar energía precisa y exacta a sus respectivas aplicaciones. También son populares en aplicaciones de automatización, en las que se pueden programar para pasar por diferentes niveles de salida según las necesidades de la aplicación.
Las fuentes de alimentación programables son esenciales para probar baterías porque proporcionan una forma precisa y exacta de simular el comportamiento de una batería en diferentes condiciones de carga y descarga. Las fuentes de alimentación programables permiten a los probadores controlar el voltaje, la corriente y la potencia de salida de la batería y simular las diferentes condiciones que la batería podría encontrar en el mundo real. Este tipo de prueba es particularmente útil para evaluar el rendimiento de la batería, identificar fallas potenciales y mejorar el diseño de la batería.
Este artículo se centra en las fuentes de alimentación programables y cargas electrónicas que ofrece EA Elektro-Automatik y sus aplicaciones en pruebas de baterías.
Descripción general de las pruebas de batería
Las baterías deben someterse a pruebas exhaustivas durante el desarrollo y la fabricación para asegurarse de que cumplirán con los requisitos del mundo real. Los ingenieros a menudo han cargado baterías con fuentes de alimentación de CC programables y las han descargado con cargas resistivas o electrónicas. Ambas pruebas ahora se pueden llevar a cabo con un solo dispositivo: la fuente de alimentación regenerativa bidireccional. Al reciclar la energía de una batería descargada de vuelta a la red local, una fuente de alimentación regenerativa bidireccional reduce los gastos de equipo, el escaso espacio de rack y los precios de la energía. En la Figura 1 se muestra una solución típica de prueba de batería. A la derecha está el módulo de batería, que comprende los paquetes de batería que se están probando. Estos normalmente se colocan dentro de una cámara climática y se enfrían mediante un enfriamiento adecuado. A la izquierda está la parte del sistema. Es un rack que contiene la fuente de alimentación, una PC industrial que controla toda la operación interactuando con los demás componentes a través de CAN bus, DAQ de voltaje y temperatura de celda, multímetro digital, probador de alta potencia, monitor de prueba y circuito de cableado de relé.
En el medio está la potencia y carga de CC bidireccional. La fuente de alimentación bidireccional puede alternar entre la carga y descarga controlada de las baterías de prueba sin ninguna interrupción perceptible.
Figura 1: Solución de prueba de batería (Fuente: EA Elektro-Automatik)La serie industrial EA 10000
EA Elektro-Automatik ha presentado recientemente sus nuevas fuentes de alimentación de CC bidireccionales programables de 60 kW y 30 kW de la Serie Industrial (EA-PUB 10000), fuentes de alimentación de CC programables (EA-PU 10000) y cargas electrónicas regenerativas programables (EA-PUL 10000). ).
Los ejemplos de usos típicos incluyen probar paquetes de baterías para vehículos eléctricos, operar hornos en fábricas que fabrican obleas de semiconductores, procesar electrólisis electroquímica y probar inversores solares. Los nuevos elementos (Figura 2) están diseñados para ATE de producción y sistemas de control de procesos automatizados que exigen alta potencia pero carecen de pantallas manuales en el panel frontal
Figura 2: La nueva serie industrial EA-10000 con60 kW en 6U y hasta 300 kW en un solo rack
(Fuente: EA Elektro-Automatik)
Las tensiones y corrientes máximas que producen los modelos de 60 kW van de 360 V a 2,000 V y de 480 A a 80 A, respectivamente, mientras que las producidas por las versiones de 30 kW van de 60 V a 2,000 V y de 1,000 A a 40 A. En general, hay 21 modelos en la Serie de 60 kW y 29 modelos en la Serie de 30 kW, lo que permite a los ingenieros elegir el tipo que mejor se adapte a sus necesidades. Los ingenieros pueden ahorrar un valioso espacio en el rack y entregar más potencia en un espacio más pequeño al reducir la cantidad de instrumentos de potencia necesarios para un sistema de alta potencia gracias a la mayor capacidad de potencia.
EA Elektro-Automatik ofrece la mayor densidad de potencia, con 60 kW en un gabinete de 6U y 30 kW en un gabinete de 4U.
"Con los nuevos instrumentos de la serie industrial de 60 kW y 30 kW, EA Elektro-Automatik ofrece soluciones rentables y que ahorran espacio, dando prioridad tanto a la seguridad como al menor coste de propiedad", afirmó Markus Schyboll, director ejecutivo de EA Elektro-Automatik. Automático. “Todos nuestros modelos tienen funciones de protección contra sobrecorriente, sobretensión, sobrepotencia y sobretemperatura, y nuestras nuevas fuentes de alimentación bidireccionales y cargas electrónicas regenerativas tienen factores de potencia de 0.99 y devuelven hasta el 96 % de la energía absorbida a la red”.
Beneficios de la serie industrial EA 10000
La nueva serie industrial EA 10000 ofrece varios beneficios, que incluyen:
- Alta capacidad del sistema, hasta 3.84 MW. El bus maestro y auxiliar (anteriormente bus maestro-esclavo) permite a los ingenieros de pruebas conectar en paralelo hasta 64 fuentes de alimentación y cargas de la serie 10000. Esto permite que un instrumento gestione todos los instrumentos del sistema, que pueden conectarse en paralelo hasta 3.84 MW. En el sistema se puede utilizar cualquier combinación de modelos de instrumentos de la familia EA 10000 Industrial Series. La interfaz de bus compartida de cada instrumento, que está aislada galvánicamente, garantiza que todos los instrumentos compartan de forma segura los requisitos de carga y también evita que los instrumentos se sobrecarguen.
- Ahorro en costos de instrumentos y espacio en rack. Los ingenieros pueden reducir la cantidad de instrumentos de potencia necesarios para un sistema de alta potencia utilizando un solo gabinete con una capacidad de 60 kW, ahorrando importantes gastos de capital y espacio esencial en el rack. Además, la eliminación de una pantalla del panel frontal reduce aún más los gastos de capital en equipo.
- Ahorro de tiempo de desarrollo de pruebas. Las propiedades de entrada y salida de todos los instrumentos de la serie 10000 son las mismas y todos funcionan con el mismo firmware. Al desarrollar sistemas de prueba y control que necesitan instrumentación de potencia múltiple, el mismo código e interfaz de usuario ahorra tiempo durante el desarrollo y la configuración de la prueba.
- Alto voltaje y capacidad de corriente con verdadero rango automático. Todos los instrumentos de la serie 10000 tienen una característica de salida de rango automático (o entrada si hay una carga electrónica presente). En comparación con una fuente de alimentación o una carga con una característica de entrada/salida rectangular normal, el instrumento puede tener una capacidad de voltaje más alta con corrientes más bajas y una capacidad de corriente más alta con voltajes más bajos gracias al rango automático.
- Simulación de dispositivos de potencia y creación de señales AC + DC con generador de funciones de forma de onda arbitraria incorporado. El generador integrado de funciones completas está disponible con las fuentes de alimentación EA-PU, las fuentes de alimentación bidireccionales EA-PUB y las cargas electrónicas EA-PUL para crear señales complejas que funcionan con una polarización de CC y simular las propiedades de varios dispositivos, como energía solar. Pilas, baterías y pilas de combustible.
- Fácil comunicación con PC y controladores lógicos programables (PLC). Los instrumentos de la serie 10000 funcionan bien tanto en procesos industriales controlados por PLC como en sistemas de prueba controlados por PC y cuentan con LabView VI y software de control. Los ingenieros pueden programar fácilmente los instrumentos utilizando los modos de programación SCPI o ModBus. Hay varias interfaces aisladas galvánicamente en los dispositivos de la serie 10000.
- Tecnología regenerativa. Durante los ciclos de descarga, la energía no se pierde, sino que vuelve a convertir esta energía en corriente alterna y la devuelve a la red. Este enfoque logra una eficiencia regenerativa de casi el 96 %, lo que se traduce directamente en ahorros y ventajas de ROI