Requisitos de seguridad de pruebas de baterías

Las características de seguridad que son cruciales para probar baterías de manera segura y efectiva incluyen contactores de seguridad, un verificador de polaridad inversa y un circuito de precarga.

Si no se implementan estas características de seguridad, la configuración de la prueba de la batería es vulnerable y puede provocar eventos catastróficos, daños en la unidad bajo prueba (UUT) y tiempo de inactividad. Las fuentes de alimentación bidireccionales, así como muchos cicladores de baterías, no incluyen estas características.

Analicemos los 3 requisitos mínimos de seguridad que mantendrán su configuración de las pruebas de baterías libre de vulnerabilidades.

Figura 1: El ciclador de baterías incluye contactor de seguridad, verificador de polaridad y circuito de pre-cambio.

Contactores de seguridad: Garantiza aislamiento y condición de "apagado" seguro

Los contactores de seguridad crean una condición segura de "apagado" al proporcionar aislamiento. Sin el contactor, incluso en un estado apagado, el flujo de energía aún podría ocurrir con su DUT. Ese flujo podría ser causado cuando se crea suficiente resistencia entre esas terminales para que la fuente de alimentación continúe consumiendo corriente y agotando la batería o causando otros riesgos de seguridad.

NI utiliza un contactor de seguridad integrado y sellado herméticamente que forma parte del equipo de ciclos de batería. Cuando nuestros sistemas de pruebas están apagados, nuestros instrumentos no consumen energía y el contactor interrumpe físicamente la conexión entre el ciclador y la UUT.

Verificador de polaridad: Protege al operador y al equipo de errores del usuario

Es necesario un verificador de polaridad para evitar daños a la batería y al equipo en caso de cableado incorrecto por parte del usuario, lo que ocurre con bastante frecuencia. Un verificador de polaridad inversa integrado evita daños involuntarios al deshabilitar la potencia de salida cuando se detecta un voltaje negativo en las terminales de salida. Por ejemplo, si el instrumento detectara una polaridad inversa, el instrumento evitará que el contactor de seguridad se cierre. Esto evita que un cliente invierta accidentalmente una batería y luego intente cargarla o descargarla, lo cual es extremadamente peligroso. Accidentes como este también podrían dañar el instrumento y/o causar un incendio o una explosión. 

NI incluye un verificador de polaridad inversa integrado en sus cicladores de baterías. Este comprobador ayuda a garantizar el voltaje adecuado en sus terminales de salida.

Circuito del comprobador de precarga: Reduce la corriente de irrupción y evita la degradación prematura del hardware

Por último, el circuito de precarga integrado es importante para evitar la corriente de irrupción y la carga del sistema, lo cual es peligroso para el ciclador de baterías y los componentes de la UUT por igual. Esta irrupción es causada por la capacitancia de salida del equipo de prueba, que puede ser perjudicial para la UUT cuando está conectada y no al mismo nivel de voltaje. Un circuito de precarga hace coincidir el voltaje interno del instrumento con la batería, evitando arcos y grandes irrupciones de corriente en el sistema. 

Por ejemplo, si usted está utilizando una fuente DC, una carga DC o un instrumento bidireccional para probar una batería de 600 V, el instrumento comienza inicialmente en 0 V (potencial cero). Dado que estos instrumentos de fuente/carga no contienen un circuito de precarga, en el momento en que los cables de su instrumento se conectan a la batería, usted está completando esa ruta y aplicando 600 voltios al instrumento. Esta conexión instantánea da como resultado una corriente de irrupción. Esta gran diferencia en los niveles de voltaje es la causa de la irrupción cuando se cargan los capacitores de salida del instrumento, y la irrupción generalmente conduce a una degradación temprana de los relés e interruptores. Una precarga funciona junto con los contactores de seguridad al hacer coincidir el voltaje de salida del instrumento con la batería antes de que se cierre el contactor de seguridad. 

Los sistemas de pruebas de baterías de NI integran un circuito de precarga que proporciona un "arranque suave" para hacer coincidir automáticamente el voltaje en la salida de DC con el voltaje de la batería.

Algunas fuentes de alimentación bidireccionales y algunos cicladores de baterías en el mercado no tienen contactores de seguridad, verificador de polaridad o circuitos de precarga integrados en sus sistemas de pruebas. Estas características de seguridad aún son necesarias para usar el equipo de manera segura. Como resultado, los fabricantes asignan al cliente final la responsabilidad de administrar sus propios accesorios externos, desde el suministro de componentes hasta su integración con la solución. Si bien algunos fabricantes pueden ofrecer esta integración como un servicio adicional, puede tener algunos de los siguientes costos y otros obstáculos:

• Mano de obra y tarifas
  
• Mayor complejidad de configuración
  
• Problemas de calidad e integración
  
• Retrasos en la hora de inicio del proyecto 
  
• Mayores requisitos de espacio en rack
  
• Contratistas externos y circuitos de detección que pueden tardar más en abrirse o cerrarse, lo que ralentiza el tiempo de prueba
  
• Problemas de rendimiento y precisión
  

Figura 2: Las fuentes de alimentación bidireccionales y algunos cicladores de baterías requieren integración y configuración adicionales.

Cuando busque una solución de pruebas de baterías, pregunte si estas características de seguridad están integradas en el equipo de prueba o integradas como un servicio complementario.

NI elimina el estrés, así como los costos adicionales de seguridad al integrarlo en el sistema. Todos los mecanismos de seguridad se controlan a través de nuestro panel táctil, panel táctil remoto y controladores que funcionan dentro de LabVIEW. 

Además de contactores de seguridad, verificadores de polaridad y circuitos de precarga, los sistemas de pruebas de baterías de NI también tienen múltiples capas de protección de hardware y software. Los productos de NI también pueden incluir las siguientes características de seguridad adicionales:

• Apagado de emergencia (EPO)
  
• Bloqueo cableado externo
  
• Límites de hardware programables 
  
• Watchdog de comunicación
  
• Lógica en secuencia (S/W)
  
• Monitoreo adicional (S/W)
  

Todos los mecanismos de seguridad están controlados y completamente integrados en el sistema de automatización, proporcionando un control total de la seguridad en todo el entorno de pruebas.