EVバッテリのテストアプローチの進化 ​

EVバッテリ市場は、ユーザーの複雑さを軽減し、ワークフローを高速化するために、自動化の方向に向かっています。より優れたバッテリ設計が求められるようになり、エンジニアは研究開発、製造、製造後テストの目的で使用できる自動化されたソリューションを必要としています。データをシームレスに管理し、市場の要件に適合し、顧客の成功を確実にするために、ソフトウェアはますます重要になっています。バッテリテストソリューションは、手動テストから、自動化された次世代のバッテリテストシステムに進化しました。本記事では、進化するテスト要件に合わせて、これらの方法が時間の経過とともに進化してきたことを説明します。

^{図1: 自動化および機能の高度化に向かうバッテリテストの方法}

手動テスト

手動バッテリテストは旧来の方法ですが、現在でも使用されています。バッテリの手動テストでは、同じバッテリをサイクルするために、2つの独立したテストセットアップが必要です。充電するにはバッテリをDC電源に接続し、放電にはバッテリを物理抵抗に接続する必要があります。さらに、測定にはDMM、リレー、トランスデューサなど多くの外部機器が必要で、電源と負荷を切り替える必要があります。これらの計測器はすべて、ユーザーが手動で設定、制御 (開始/停止)、個別管理し、手動で記録する必要があります。

^{図2: 手動によるバッテリテスト方法では、2つの独立したセットアップを使用してバッテリを充電/放電する}

電子DC電源とDC負荷

エンジニアがしばしば採用する手法には、電子DC電源とDC負荷を使用して独自のバッテリテストセットアップを構築する方法があります。このようなタイプの汎用テスト装置は、ほとんどの電力エレクトロニクスラボにあります。このアプローチでは、電源と負荷内でテストパラメータをプログラミングすることで、テストを自動化する可能性があります。しかし、これらの計測器は個別に制御する必要があり、測定データを収集する外部機器も必要になります。

^{図3: DC電源バッテリテスト装置に接続されたDC負荷は、個別に制御され、複雑さが増す}

自動バッテリテストシステム

自動バッテリテストシステムは、単一の製品内に高度な自動化ツールと改善された測定機能を組み込み、電子DC電源と負荷を統合しています。これらのテストシステムは、カスタム設計から商用 (COTS) オプションまでさまざまです。これらのシステムは、技術的アプローチ、機能、制限が異なります。

^{図4: DC電源と負荷を1つの製品内に統合する自動テストシステム}

次世代のバッテリテストシステム

最新のバッテリテストシステムは進化を続けており、変化する技術やビジネスニーズに対応する新しい機能を提供しています。バッテリテスト技術の主要なトレンドには、急速充電のためのより高い電圧、より広い電力範囲、eモビリティの実世界の条件をエミュレートするための高速な応答時間、より広く採用される多くの環境テストがあります。ビジネス面では、主なトレンドとして、バッテリのコスト低下、リチウムや代替材料の使用の増加、競争の増大と市場成長に対応するための設計サイクルの短縮、人材の不足によるテストのアウトソーシングの増加などがあります。

^{図5: 次世代のバッテリテストシステムはオープンで柔軟性があり、ハードウェアおよびソフトウェアと簡単に統合してテスト環境全体を制御できる}

これらのトレンドに対応するために、バッテリテストシステムには、広範な動作範囲 (特に電圧と電力)、スケーラブルで拡張可能な電源を備えたモジュール構成、複数の統合された安全機能、高速な過渡応答時間、組み込み測定、他社製品との容易な統合が必要です。適切なテストソリューションを選択するには、現在および将来の技術的、ユーザー的、ビジネス的なニーズに対応したテスト計画を作成することが重要です。テスト計画の重要な要素には、自動化ソフトウェア、バッテリサイクラハードウェア、チャンバ、データ収集、リレー、I/O、補助負荷または補助電源などの外部機器が含まれます。

次世代バッテリテストソリューションには、ソフトウェア開発の複雑さを減らし、時間を削減できる複数のプログラミング言語やパワフルなテスト実行など、さまざまな自動化オプションがあります。ハードウェアに関しては、バッテリサイクラは正確で、拡張性があり、再現性のあるテスト結果を保証するために、高度なハードウェア性能が必要です。現実の設定をエミュレートするには、テストシステムの電圧と電流の遷移 (つまりスルーレート) がテスト対象のバッテリの速度より高速である必要があります。柔軟で拡張性に優れた電源により、ユーザーは新しいインフラストラクチャへの投資なし、または最小限の投資で、将来の電力要件に対応できます。さまざまな安全対策が組み込まれており、安全上の問題が大幅に削減されます。 

バッテリテストには、バッテリサイクル以外にもさまざまなテストが含まれます。ユーザーは多くの場合、ソフトウェア通信インタフェース、恒温槽、DAQシステムなどの他社製のツールと簡単に統合できる柔軟性を必要としています。多くの自動テストシステムは他社製のツールと簡単に統合できないため、テスト機能が制限され、長時間かかります。バッテリテストシステムがテスト環境全体と接続し、制御できる機能は非常に重要です。現在、データには企業のビジネスのやり方を変革し、製品をより速く市場に投入する力があります。エンジニアは、バッテリのテスト、性能の検証、テストの拡張を効率的に行うために、柔軟なバッテリテストシステムとソフトウェア自動化ツールの接続されたエコシステムを必要としています。 

次世代のバッテリテストシステムの利点

• 市場投入までの時間を短縮し、エンジニアリングの生産性を向上
• 資本投資 (CapEx) と運営費用 (OpEx) を削減
• 使用エラーを排除し、再現性のあるテストを実施
• 安全上の危険性を減らす
• 将来の電力レベルに対応する将来性を提供

次のステップ:

• NIのバッテリサイクラのハードウェアポートフォリオの詳細を問い合わせる
  
• オンデマンドで「バッテリテストの基礎」ウェビナーを視聴する
• 2023年下半期のNI Automotive Journalのその他の記事を読む
• EVバッテリテストの安全性に関する注意事項の詳細