Rapport sur le développement intégré de la technologie de test des batteries et de la technologie des convertisseurs bidirectionnels AC/DC

L'historique de développement de la technologie de test de batterie
La technologie de test de batterie a connu trois étapes de développement majeures: les tests manuels, les tests automatisés et les tests intelligents. Chaque étape représente un saut significatif de la technologie et de la méthodologie.
L'évolution technologique du manuel à l'intelligent
Les premiers tests de batterie reposaient principalement sur le fonctionnement manuel et les techniciens devaient enregistrer et analyser manuellement les données. Les caractéristiques de cette étape sont:
Le processus de test dépend fortement du fonctionnement manuel et de la surveillance
L'efficacité de la collecte et de l'analyse des données est faible
Les résultats des tests sont sensibles aux facteurs humains
Il est difficile de effectuer des tests à long terme ou à grande échelle

Avec le développement de la technologie informatique, les tests de batterie sont entrés dans le stade d'automatisation (des années 1990 aux années 2010). Les principales caractéristiques de cette période comprennent:
Introduire un système de contrôle informatique pour obtenir l'automatisation du processus de test
Développer des équipements et logiciels de test de batterie dédiés
Établir des méthodes et procédures de test standardisées
La précision et la répétabilité du test ont été améliorées
Les progrès à ce stade ont considérablement amélioré l'efficacité des tests de batterie, fournissant un fort soutien au développement rapide de la technologie des batteries. Le système de test automatisé est capable d'effectuer des tests de charge et de cycle de décharge complexes et d'enregistrer et d'analyser automatiquement les données [8].
À l'heure actuelle, la technologie de test de batterie est entrée dans le stade intelligent (des années 2020 à nos jours), et ses principales caractéristiques sont:
Appliquer l'intelligence artificielle et les technologies de Big Data pour prédire les performances de la batterie et évaluer la durée de vie de la batterie
Développer la technologie de test non destructive et la technologie de test de micro-nano pour améliorer la précision des tests
Obtenez une intégration étroite des tests avec la conception de la batterie, la fabrication, le recyclage et d'autres liens
• Mettre l'accent sur les tests complets du cycle de vie [8]
À ce stade, les algorithmes d'apprentissage automatique sont largement appliqués dans la prédiction de la durée de vie du cycle de batterie. Des études montrent que les algorithmes traditionnels d'apprentissage automatique fonctionnent exceptionnellement bien lorsqu'ils traitent des données limitées. Par exemple, les régresseurs forestiers aléatoires peuvent obtenir une erreur de pourcentage absolue moyenne d'au moins 9,8% [4].
Comparaison de l'efficacité, de la précision et du coût aux trois étapes
Les techniques de test de batterie à différentes étapes ont des différences significatives en termes d'efficacité, de précision et de coût:

Convertisseur bidirectionnel AC / DC: une innovation dans la technologie de test
Ces dernières années, l'application de convertisseurs bidirectionnels AC / DC dans les tests de batterie représente une percée technologique importante. Cette technologie peut réaliser:
• Processus de charge: convertir la puissance AC en alimentation CC pour charger la batterie
• Processus de décharge: convertir l'énergie électrique DC de la batterie en énergie électrique CA
• Récupération d'énergie: renforcez l'énergie générée par le rejet vers le réseau électrique pour améliorer l'efficacité de l'utilisation d'énergie

Dans les systèmes de test de batterie traditionnels, l'énergie de décharge est généralement dissipée sous forme de chaleur et l'efficacité du système est de 0%. En utilisant un convertisseur AC-DC bidirectionnel, l'énergie dissipée peut être retournée au système, réalisant le recyclage de l'énergie de charge de test de batterie et améliorant considérablement l'efficacité du système [24].
Perspectives du marché et tendances de développement
Les convertisseurs bidirectionnels AC / DC ont de larges perspectives de développement sur le marché des tests de batterie et devraient maintenir une croissance stable de 2025 à 2031.

La technologie de test de batterie se développera dans les directions suivantes à l'avenir:
Les niveaux d'intelligence et d'automatisation de la technologie des tests s'améliorent constamment
2. La technologie de test se développe vers une haute précision, une grande efficacité et un faible coût
3. La technologie de test est étroitement intégrée au processus de fabrication de batteries pour obtenir une surveillance en temps réel et un contrôle de la qualité pendant le processus de production
4. Développer de nouvelles technologies de test de batterie pour répondre aux besoins de développement de nouveaux types de batteries telles que les batteries à semi-conducteurs et les batteries au lithium-soufre [8]
Avec l'innovation continue de la technologie des batteries, les techniques de test continueront également à évoluer, des tests simples et des tests de décharge à une gestion thermique complexe et une évaluation de la sécurité, fournissant un fort soutien au développement sain de l'industrie de la batterie.

Les dernières progrès de la technologie de test de batterie
En 2024, la technologie des tests de batterie montre une tendance de développement de l'intelligence, de l'efficacité et de la normalisation, et plusieurs technologies innovantes remodèlent le domaine des tests de batterie.
Applications de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique
Des progrès significatifs ont été réalisés dans l'application de la technologie de l'intelligence artificielle dans les tests de batterie. Les algorithmes d'apprentissage automatique fonctionnent exceptionnellement bien dans la prédiction de la durée de vie du cycle de batterie, en particulier le RegResder forestier aléatoire, qui peut atteindre une erreur de pourcentage absolue moyenne d'au moins 9,8%. Ces algorithmes peuvent comprendre efficacement les tendances de l'ensemble de données et fournir une base fiable pour l'évaluation des performances de la batterie [4].

Progrès dans la technologie d'analyse de la spectroscopie d'impédance électrochimique
En 2024, l'application de la technologie d'analyse de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) dans les tests de batterie sera plus répandue. Cette technologie, en mesurant la résistance interne de la batterie, peut évaluer des paramètres tels que l'efficacité de charge et de décharge et la génération de chaleur de la batterie, fournissant une base importante pour l'évaluation des performances de la batterie [8].
Innovation technologique du convertisseur bidirectionnel AC / DC
L'application de convertisseurs bidirectionnels AC / DC dans le domaine du test de batterie est une percée technologique importante en 2024. Cette technologie peut réaliser le flux bidirectionnel d'énergie pendant le processus de test de batterie, améliorant considérablement l'efficacité d'utilisation d'énergie du système de test.

Dans les systèmes de test de batterie traditionnels, l'énergie de décharge est généralement dissipée sous forme de chaleur et l'efficacité du système est de 0%. En utilisant un convertisseur AC-DC bidirectionnel, l'énergie dissipée peut être retournée au système, réalisant le recyclage de l'énergie de charge de test de batterie. Des expériences montrent que le convertisseur adoptant cette technologie a une efficacité pouvant atteindre 92,9% à une entrée de 300 W (pour la charge de batterie) et 93,6% à une sortie de 1500 W (soutenant le barreau) [21].
L'amélioration des méthodes de test standardisées
En 2024, le système standard de test de batterie sera plus complet et les normes internationales s'aligneront progressivement sur les normes domestiques. Les principales normes comprennent la série IEC62660, la série ISO12405 et GB / T31484-2015, etc.

Percées dans la technologie des batteries pour les nouveaux véhicules énergétiques
En 2024, des percées majeures ont été réalisées dans la technologie des batteries pour de nouveaux véhicules énergétiques, en particulier en termes de densité d'énergie, de vitesse de charge et de durée de vie du cycle. La densité d'énergie des batteries a considérablement augmenté. Par exemple, la densité d'énergie de la batterie 4680 de Tesla a atteint 300 whg / kg, et celle de la batterie Qilin de Catl a atteint 304Wh / kg. La vitesse de charge a également réalisé un saut qualitatif. La technologie de plate-forme haute tension 800 V permet à la puissance de charge d'atteindre 500 kW, ce qui réduit considérablement le temps de charge [11].
Le marché de la formation et des tests de batterie se développe
La taille du marché mondial pour la formation et les tests de batteries des véhicules électriques étaient d'environ 1 341,2 millions de dollars américains en 2023. Il devrait augmenter à un taux annuel composé de 17,5% au cours des six prochaines années et atteindre 5865,8 millions de dollars américains d'ici 2030. La croissance du marché est principalement dirigée par la demande croissante de fonctions de charge rapide pour réduire le temps de charge et améliorer les sociétés électriques [12].

En conclusion, en 2024, la technologie de test de batterie montrera une tendance de développement de l'intelligence, de l'efficacité et de la normalisation. L'application de la technologie du convertisseur bidirectionnel AC / DC, l'introduction d'algorithmes d'intelligence artificielle et l'amélioration du système standard ont conjointement favorisé le développement rapide de la technologie des tests de batterie, fournissant un fort soutien au développement sain de l'industrie des batteries.
Comparaison des systèmes standard de la technologie des tests de batterie au pays et à l'étranger
Les normes de test de batterie sont une garantie importante pour garantir les performances, la sécurité et la fiabilité des batteries. Avec le développement rapide des marchés mondiaux des véhicules électriques et du stockage d'énergie, les systèmes standard de test de batterie au pays et à l'étranger s'améliorent également constamment. Cet article analysera les différences entre les systèmes standard de technologie de test de batterie domestique et étrangers.
Système standard de test de batterie international
Les normes internationales de test des batteries sont principalement formulées par la Commission internationale électrotechnique (CEI), l'Organisation internationale pour la normalisation (ISO), les souscripteurs (UL), la Society of Automotive Engineers (SAE) et les institutions pertinentes de l'Union européenne [13].
Les normes de puissance des batteries au lithium-ion émises par la CEI incluent principalement les cellules de batterie IEC62660-1: 2010 "Lithium-ion Power Battery pour les véhicules routiers électriques - Partie 1: Test de performance" et IEC62660-2: 2010 "Lithium-ion Batterys Celles pour les véhicules routiers électriques - Partie 2: Testing de fiabilité et d'abus". Ces normes ciblent principalement les tests de performance et de sécurité des cellules de batterie individuelles [13].
Les normes formulées par ISO comprennent la série ISO12405, qui est divisée en trois parties: ISO12405-1 pour les batteries haute puissance, ISO12405-2 pour les batteries à haute énergie et ISO12405-3 pour les exigences de performance de sécurité. L'objectif est de fournir aux fabricants de véhicules des articles et méthodes de test en option [13].
La norme UL2580 des États-Unis évalue principalement la fiabilité de l'abus de batteries et la capacité de protéger le personnel lorsque les abus causent des dommages. Le système standard SAE est plus complet, y compris SAEJ2464 pour les tests d'abus de batterie, SAEJ2929 pour les normes de sécurité du système de batterie et SAEJ2380 pour les tests de vibration de la batterie, etc. [13]

Système standard de test de batterie chinoise
Le système standard de test de batterie en Chine a commencé relativement tard mais s'est développé rapidement. En 2001, le comité de normalisation de l'automobile a publié le premier document technique de guidage de la Chine pour le test des batteries lithium-ion dans les véhicules électriques, GB / Z18333.1: 2011 "Batteries lithium-ion pour les véhicules routiers électriques" [13].
En 2006, le ministère de l'industrie et des technologies de l'information a publié des "batteries de puissance lithium-ion T743 pour les véhicules électriques", qui a été révisé en 2012. Ces premières normes visaient principalement les niveaux de monomère et de module et avaient une portée d'application relativement étroite [13].
En 2015, l'administration de normalisation de la République populaire de Chine a promulgué une série de normes. Y compris GB / T31484-2015 "Exigences de durée de vie du cycle et méthodes de test pour les batteries d'alimentation pour les véhicules électriques", GB / T31485-2015 "Exigences de sécurité et méthodes de test pour les batteries d'alimentation pour les véhicules électriques", GB / T31486-2015 "Exigences de performance électrique et méthodes de test pour les batteries électriques" et GB / T31 467 Méthodes [13].
Les principales différences entre les systèmes standard nationaux et étrangers
1. Exhaustivité du système standard: le système standard international est plus complet, couvrant tous les aspects des batteries, tandis que le système standard chinois, bien que se développant rapidement, est toujours en continu [14].
2. Focus des méthodes d'essai: les normes internationales mettent davantage l'accent sur les tests de sécurité et de fiabilité des batteries, telles que les normes UL et SAE; La norme chinoise, en revanche, accorde plus d'attention aux tests de performance et de vie des batteries [13].
3. Fréquence de mise à jour standard: les normes internationales sont fréquemment mises à jour pour s'adapter à la technologie de batterie en développement rapide. La mise à jour des normes chinoises est relativement lente, mais la vitesse de mise à jour s'est accélérée ces dernières années [14].
4. Tine des conditions de test: Dans certains éléments de test, les conditions de test des normes chinoises peuvent être plus strictes pour s'adapter au climat spécial et aux conditions routières en Chine [13].
5. Degré d'internationalisation des normes: la Chine promeut activement l'internationalisation des normes de test de batterie, facilitant l'alignement des normes intérieures sur les normes internationales et l'amélioration de la compétitivité internationale des produits de batterie chinoise [14].
Avec le développement continu de la technologie des batteries et l'expansion des scénarios d'application, le système standard de test de batterie sera également constamment amélioré. Les différences entre les normes nationales et étrangères se rétréciront progressivement, favorisant conjointement le développement sain de l'industrie mondiale des batteries.

L'application du convertisseur bidirectionnel AC / DC dans les tests de batterie
Les convertisseurs bidirectionnels AC / DC ont de larges perspectives d'application dans le domaine des tests de batterie, et leurs caractéristiques de flux d'énergie bidirectionnelles ont apporté des modifications révolutionnaires aux tests de batterie.
Système de test de batterie de type de récupération d'énergie
Dans les systèmes de test de batterie traditionnels, l'énergie pendant la décharge de la batterie est généralement dissipée sous forme de chaleur et l'efficacité du système est de 0%. Le système de test utilisant un convertisseur AC / DC bidirectionnel peut atteindre le recyclage de l'énergie:
• Étape de charge: convertir l'alimentation du réseau AC en alimentation CC pour charger la batterie
• Étape de décharge: convertissez la puissance CC de la batterie en puissance AC et renvoyez-la au réseau électrique
Le taux de récupération d'énergie est aussi élevé que plus de 90%, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie pour les tests [21].
Ce système de test de type de récupération d'énergie convient particulièrement au processus de test des lignes de production de batteries à grande échelle et peut réduire considérablement les coûts d'exploitation.
Test de durée de vie du cycle de batterie
Les convertisseurs AC / DC bidirectionnels jouent un rôle important dans les tests de vie du cycle de batterie:
Atteindre les cycles de charge et de décharge contrôlés avec précision pour simuler les scénarios d'utilisation réels
Prise en charge du courant de courant de haute précision et du contrôle de tension pour assurer la cohérence dans les conditions de test
• Il peut effectuer des courbes de charge et de décharge complexes pour évaluer les performances de la batterie dans différentes conditions de travail [8]

Test du système de sauvegarde de la batterie (BBU)
Le convertisseur AC / DC bidirectionnel peut être utilisé comme interface du système de sauvegarde de la batterie pour les tests et la vérification:
Simuler les scénarios de défaillance du réseau électrique pour tester la capacité de la batterie à maintenir les fonctions d'équipement
Surveillez la chute de tension de la batterie pendant la décharge et vérifiez la capacité de l'interface de conversion d'alimentation pour maintenir la tension du bus
Réalisez les fonctions de chargement de la batterie et d'interface de barre de barres dans un seul appareil pour obtenir des avantages de coût et de taille [21]
Test de batterie de véhicules électriques
Dans le domaine des tests de batterie de véhicules électriques, les convertisseurs AC / DC bidirectionnels présentent des avantages uniques:
Simuler les conditions de charge et de décharge des véhicules, y compris les scénarios de charge rapide et de charge lente
• Testez les performances de la batterie sous une plate-forme haute tension de 800 V. Par exemple, la puissance de charge du Zeekr 007 peut atteindre 500 kW sous une plate-forme haute tension de 800 V [11]
Évaluez les performances de la batterie dans différentes conditions de température et de charge
Plateforme de tests à haute efficacité
La plate-forme de test de convertisseur Bidirectionnelle AC / DC nouvellement développée présente des avantages d'efficacité importants:
Lors du chargement de la batterie, l'efficacité peut atteindre jusqu'à 92,9% (300W).
L'efficacité atteint 93,6% (1500W) lors de la prise en charge de la barre de bus.
Des niveaux de puissance plus élevés peuvent être facilement atteints par reconfiguration ou connexion parallèle [21].

Test du système de stockage d'énergie
Dans le test des systèmes de stockage d'énergie, le convertisseur AC / DC bidirectionnel à trois ports fournit une solution de test flexible:
Il fournit trois interfaces: port DC-BUS, port d'entrée CC et port AC
Soutenir la situation où la tension de la batterie est inférieure à l'amplitude maximale de la tension CA
• Effectuer des tests d'échange d'énergie bidirectionnels entre les systèmes de stockage d'énergie et les réseaux électriques [6]
L'application de la technologie de convertisseur AC / DC bidirectionnel améliore non seulement l'efficacité et la précision des tests de batterie, mais réduit également le coût des tests, fournissant un fort soutien au développement rapide de la technologie des batteries. Avec l'innovation continue de la technologie des batteries, l'application de convertisseurs AC / DC bidirectionnels dans le domaine des tests de batterie sera plus répandu.
Avantages du système de test de batterie de convertisseur AC / DC bidirectionnel
La technologie de convertisseur bidirectionnel a provoqué un changement révolutionnaire dans le domaine des tests de batterie, améliorant considérablement l'efficacité et les performances du système de test grâce à des méthodes de gestion de l'énergie innovantes. Cet article effectue une analyse approfondie des avantages de base de cette technologie et de son impact sur l'industrie des tests de batterie.
Récupération d'énergie et amélioration de l'efficacité du système
Le principal défaut du système de test de batterie traditionnel réside dans le taux d'utilisation à faible énergie. Pendant le processus de test de décharge, l'énergie libérée par la batterie est généralement convertie en dissipation de chaleur, et l'efficacité d'utilisation de l'énergie du système est proche de zéro. Le système de test adoptant des convertisseurs bidirectionnels a complètement changé cette situation:
• Recyclage d'énergie: l'énergie produite par la décharge de la batterie est renvoyée au réseau électrique ou à d'autres unités de test
• Réduire considérablement la consommation d'énergie: le taux de récupération d'énergie peut atteindre plus de 90%, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie pendant le processus de test
• Réduire les exigences de dissipation de chaleur: minimiser la génération de chaleur et simplifier la conception du système de refroidissement
Cette approche de gestion de l'énergie très efficace convient particulièrement aux lignes de production de batteries à grande échelle, ce qui peut réduire considérablement les coûts d'exploitation et les émissions de carbone dans le processus de test.
Le changement qualitatif de la précision du test et de la capacité de contrôle
La technologie du convertisseur bidirectionnel a apporté des capacités de précision et de contrôle sans précédent au test de batterie:
• Contrôle du courant de haute précision: atteindre une réglementation actuelle précise de niveau milliampère pour répondre aux exigences de test de diverses batteries
• Capacité de réponse dynamique: ajustez rapidement les paramètres de charge et de décharge pour simuler les modifications de charge dans les scénarios d'utilisation réels
• Simulation complexe des conditions de travail: capable d'exécuter plusieurs courbes de charge et de décharge pour évaluer les performances de la batterie dans différents scénarios d'application
Ces avantages rendent les résultats des tests plus fiables et fournissent une base solide pour l'évaluation des performances de la batterie et le contrôle de la qualité.

Intégration multifonctionnelle et efficacité spatiale
Les systèmes de test de convertisseur bidirectionnel moderne ont atteint une intégration multifonctionnelle, apportant des avantages importants d'espace et de coûts:
• Intégration de la fonction: réalisez les fonctions de charge et de décharge de la batterie dans un seul appareil pour réduire le nombre d'appareils
• Conception modulaire: les niveaux de puissance peuvent être facilement élargis par une connexion parallèle ou une reconfiguration, améliorant la flexibilité du système
• Espace de plancher réduit: la conception intégrée réduit les exigences de l'espace du système de test et optimise la disposition des laboratoires ou des lignes de production
La capacité de s'adapter aux nouvelles technologies de batterie
Avec le développement rapide de la technologie des batteries, le système de test doit avoir la capacité de s'adapter à de nouveaux types de batteries:
• Support de plate-forme haute tension: s'adapter aux exigences de test des plates-formes de batterie à haute tension 800 V et répondre aux exigences de développement de la technologie de charge rapide pour les nouveaux véhicules énergétiques
• Plage de tension large: prend en charge divers tests de batterie de basse tension à haute tension, en s'adaptant au développement de différentes technologies de batterie
• Programmabilité: s'adapter aux exigences de test des nouveaux types de batteries grâce à des mises à jour logicielles pour prolonger la durée de vie de l'équipement de test
Les tests standardisés sont conformes aux normes internationales
Le système de test de convertisseur bidirectionnel aide à atteindre la normalisation des tests de batterie:
• Respectez les normes internationales: prend en charge les méthodes de test stipulées dans des normes internationales telles que la série IEC62660 et la série ISO12405
• Cohérence des tests: assurez-vous que les résultats de test des batteries de différents lots et différents fabricants sont comparables
• Promouvoir la coopération internationale: faciliter l'alignement des normes de test de batterie domestiques avec des normes internationales pour améliorer la compétitivité internationale des produits de batterie chinoise.

Analyse coûts-avantages
Les avantages économiques du système de test du convertisseur bidirectionnel se reflètent principalement dans les aspects suivants: