Metodi di test termici per applicazioni di eMobility

Ogni giorno si consolida la visione di una mobilità più sostenibile con energia verde e veicoli autonomi ed elettrificati a terra, ma anche in acqua e aria.

Questo comporta molte nuove tecnologie come batterie ad alta capacità / alta potenza, celle a combustibile, ibridi e azionamenti elettrici, che richiedono un nuovo modo di test in base a misurazioni accurate di nuovi tipi di sensori e segnali e all'analisi generale dei dati per le diverse soluzioni e combinazioni di propulsione.

In qualità di leader di mercato nella vendita di soluzioni per test e misurazioni, suono, vibrazioni e test ambientali, HBK conosce perfettamente i requisiti e le esigenze dei diversi settori in termini di innovazione, rilascio di prodotti e risoluzione dei problemi per i veicoli. La gestione termica è un punto di svolta nelle moderne configurazioni dei veicoli, passando dal motore a combustione agli ibridi o ai veicoli completamente elettrici.

Ci sono stati fino a 300 punti di misurazione della temperatura, oltre a misure altamente dinamiche di coppia, velocità e pressione su un motore a combustione a 6 cilindri e scarico in tempi passati, mentre ora il numero di canali di misurazione si sta spostando verso l'accumulo di energia / alta- batteria di alimentazione e gli aggregati intorno. L'azionamento elettrico è sostanzialmente coperto da alcuni canali.

Che cos'è il test termico?

I test termici sono ampiamente affermati oggi e sono composti da più fasi. Test su stress ambientale, verifica delle prestazioni, dimostrazioni di accensione, verifica dell'hardware termico e numerosi test dalla cella alla batteria fino all'esterno fanno parte di questo metodo di prova.

Nelle attuali soluzioni di propulsione elettrica il metodo di test termico si concentra su:

Test di affidabilità a lungo termine della batteria focalizzato sui cicli di scarica / ricarica (lento, veloce), autoscarica
Dyno Testing focalizzato su potenza, efficienza, retroazione del carico inverso
Test ambientali nelle camere climatiche (temperatura, umidità, pressione, ... agitatore combinato) in esecuzione su un profilo di test orientato al caso d'uso specifico
Prova di uso improprio e di impatto (sovraccarico, cortocircuito, surriscaldamento, stress meccanico, difetto)
Prove su veicolo, prove estive / calde, invernali / fredde con transitori

I metodi di collaudo termico aumentano la fiducia nella progettazione, assicurano un funzionamento efficace e quindi la sua gestione termica in tutte le condizioni e dimostrano robustezza e durata termica. Verificano le prestazioni all'interno delle specifiche, misurano i parametri critici e vengono utilizzati per confermare i presupposti della modellazione termica.

Sebbene i test termici siano un metodo di test consolidato, devono affrontare le sfide imminenti e i nuovi requisiti, ma anche il flusso di lavoro: sicurezza elettrica, estensioni giornaliere flessibili, nuovi tipi di sensori e segnali e dinamica superiore.

Gestione termica della batteria

Come accennato, con i recenti sviluppi arrivano anche nuove sfide. Le scarse prestazioni delle batterie agli ioni di litio a temperature estreme guidano la complessità dei sistemi di gestione termica con aggregati ausiliari di supporto e percorsi di raffreddamento ad aria. Quindi in questa configurazione generale sono fondamentali test approfonditi e soprattutto la validazione termica.

I test delle batterie per l'affidabilità a lungo termine coprono tutte le discipline: meccanica e elettrica, compresi i cablaggi e l'elettronica / il software in tutti i casi d'uso per la durata calcolata. Un test riguarda i cicli di carica e scarica - lenti o veloci - e l'autoscarica. Poiché le batterie sono spesso il nucleo del gruppo elettrogeno elettrificato, la necessità di migliorare le prestazioni e la durata è urgente e importante.

I requisiti principali sono la sicurezza operativa, una produzione sostenibile e il fattore costo. Le aspettative in termini di durata della vita variano da un minimo di 10 anni a 450.000 chilometri o un tempo di ricarica a casa di circa 5 ore. Inoltre, il riutilizzo delle batterie e la seconda vita utile, ovviamente anche per quanto riguarda le prestazioni, sono un argomento importante.

La gestione termica della durata della batteria è cruciale per fattori quali prestazioni di velocità, sicurezza, prezzi e molti altri. Lo stress termico viene quindi testato su numerosi punti di misurazione della temperatura, cercando sempre di ottenere risultati altamente precisi per calcolare le migliori prestazioni possibili di tutti i fattori richiesti.

Dai sensori all'analisi

La nostra soluzione end-to-end ti aiuta a convalidare e ottimizzare la conservazione della batteria.

Battery Thermal Testing: From Sensors to Analysis

Test termico della batteria

Individuare le migliori condizioni non è abbastanza facile: deve essere abbastanza caldo ma allo stesso tempo anche abbastanza freddo da essere funzionale e sicuro e resistere alla vita di un veicolo. Se diventa troppo caldo o l'ambiente è troppo freddo, la funzionalità è carente o la batteria stessa viene danneggiata.

La simulazione termica può essere condotta in un sistema o ambiente simulato esclusivamente da computer, ma ciò non può coprire tutte le architetture. Pertanto, è ancora necessario coinvolgere un sistema fisico reale o un campione in un ambiente di prova originale.

Durante il monitoraggio delle prestazioni delle batterie nelle camere climatiche, vengono raccolti importanti dati. In questa routine di test ambientali e prestazionali, è possibile scoprire l'impatto di temperature estreme. Diventa visibile quali sono i sistemi di raffreddamento migliori per raggiungere gli obiettivi di utilizzo e prestazioni dei clienti. Viene esplorato il comfort termico e l'interazione della batteria con l'intero sistema elettronico e quindi è possibile migliorare l'intera gestione termica.

Battery Thermal Testing Computer and Lab Test

Esperto di lunga data in prove termiche

HBK sviluppa e offre i componenti necessari per le catene di misurazione della validazione termica da anni. Queste soluzioni sono coperte da catene di misura elettriche, ottiche o combinate - ibride.

I motori a combustione devono già affrontare il fatto che l'energia genera calore. Con l'elettrificazione della mobilità e l'imminente necessità di sviluppare metodi di collaudo termico anche in questo settore, HBK ha esaminato i processi esistenti e li ha perfezionati da una nuova prospettiva. Pertanto, tutta l'esperienza e le conoscenze sono state elaborate e adattate per diventare esperta anche nei test termici eMobility e, in questo ambito, nei test delle batterie.

Il sistema di test termico di accumulo di energia HBK misura parametri tra cui tensione, corrente, temperatura, umidità, flusso di raffreddamento, pressione e sistema di gestione talk-to-battery. Vengono effettuati calcoli per potenza, efficienza, monitoraggio degli hot spot, visualizzazione e analisi. L'automazione si occupa del controllo dei test e della sicurezza.

Una soluzione di acquisizione e analisi dei dati HBK fornisce misurazioni a termocoppia per l'esterno del treno di trasmissione elettrico e per le indagini in profondità nella batteria, comprese le tensioni delle celle, la tensione generale e la misurazione della corrente. Gli ingressi universali coprono il flusso universale, la pressione, l'umidità e altri parametri richiesti.

HBK fornisce soluzioni convenienti in un'unica soluzione per ogni fase nell'analisi dei campioni di test termici, meccanici ed elettrici.

Soluzioni per test termici: aspetti di sicurezza

Il requisito più importante e quindi un vantaggio molto importante della soluzione HBK è garantire la massima sicurezza:

HBK soddisfa lo standard di sicurezza elettrica EN61010, con certificazione VDE per tutti gli ingressi
Ulteriore sicurezza è data dal fatto che si tratta di una soluzione non elettrica
Immunità ai disturbi elettromagnetici e completo isolamento
DAQ multifisica scalabile e flessibile per misurare tutti i segnali in modo sincronizzato
Il potente software offre la visualizzazione di dati online in qualsiasi stile di curva
Le procedure automatiche (ad es. Stimolazione) garantiscono la riproducibilità dei risultati e tempi di elaborazione brevi
Integrazione in tempo reale con protocolli di comunicazione in parallelo per elevate velocità di trasmissione dati
L'acquisizione e il collaudo di dati da banco, di laboratorio e mobili sono coperti da un'unica soluzione, modulabile sulle vostre esigenze