バッテリー試験技術とAC/DC双方向変換技術の統合開発に関する報告書

バッテリーテスト技術の開発履歴
バッテリーテスト技術は、手動テスト、自動テスト、インテリジェントテストの3つの主要な開発段階を経ています。各段階は、テクノロジーと方法論の大きな飛躍を表しています。
マニュアルからインテリジェントへの技術的進化
初期のバッテリーテストは主に手動操作に依存しており、技術者はデータを手動で記録および分析する必要がありました。この段階の特徴は次のとおりです。
テストプロセスは、手動の操作と監視に大きく依存しています
データ収集と分析の効率は低いです
テスト結果は、人的要因の影響を受けやすいです
長期的または大規模なテストを実施することは困難です

コンピューターテクノロジーの開発により、バッテリーテストが自動化段階に入りました（1990年代から2010年代から）。この期間の主な特徴は次のとおりです。
テストプロセスの自動化を実現するためのコンピューター制御システムを導入する
専用のバッテリーテスト機器とソフトウェアを開発します
標準化されたテスト方法と手順を確立します
テストの精度と再現性が改善されました
この段階での進歩により、バッテリーテストの効率が大幅に向上し、バッテリー技術の急速な発展を強くサポートしています。自動テストシステムは、複雑な充電および放電サイクルテストを実行し、データを自動的に記録および分析することができます[8]。
現在、バッテリーテスト技術はインテリジェントな段階（2020年代から現在まで）に入っており、その主な機能は次のとおりです。
バッテリーの性能を予測し、バッテリー寿命を評価するために、人工知能とビッグデータテクノロジーを適用します
非破壊的なテスト技術とマイクロナノテストテクノロジーを開発して、テストの精度を向上させる
バッテリーの設計、製造、リサイクル、その他のリンクとのテストの密接な統合を実現する
•完全なライフサイクルテストを強調[8]
この段階では、機械学習アルゴリズムは、バッテリーサイクル寿命の予測に広く適用されます。調査によると、従来の機械学習アルゴリズムは、限られたデータを扱うときに非常にうまく機能します。たとえば、ランダムな森林回帰因子は、少なくとも9.8％の平均絶対パーセンテージ誤差を達成できます[4]。
3つの段階での効率、精度、コストの比較
さまざまな段階でのバッテリーテスト技術は、効率、精度、コストの点で大きな違いがあります。

AC/DC双方向コンバーター：テスト技術の革新
近年、バッテリーテストにおけるAC/DCの双方向コンバーターの適用は、重要な技術的ブレークスルーを表しています。このテクノロジーは達成できます：
•充電プロセス：AC電源をDC電源に変換してバッテリーを充電する
•排出プロセス：バッテリーのDC電気エネルギーをAC電気エネルギーに変換する
•エネルギー回収：放電によって生成されたエネルギーを電源グリッドに戻し、エネルギー利用効率を向上させる

従来のバッテリーテストシステムでは、排出エネルギーは通常、熱として消散し、システム効率は0％です。双方向AC-DCコンバーターを使用することにより、散逸エネルギーをシステムに戻し、バッテリーテスト充電エネルギーのリサイクルを達成し、システム効率を大幅に改善できます[24]。
市場の見通しと開発動向
AC/DCの双方向コンバーターは、バッテリーテスト市場で幅広い開発の見通しを持ち、2025年から2031年まで安定した成長を維持すると予想されています。

バッテリーテストテクノロジーは、将来的には次の方向に発展します。
テスト技術のインテリジェンスレベルと自動化レベルは常に改善されています
2.テスト技術は、高精度、高効率、低コストに向けて発展しています
3.テスト技術は、生産プロセス中にリアルタイムの監視と品質管理を実現するために、バッテリー製造プロセスと密接に統合されています
4.ソリッドステートバッテリーやリチウム硫黄バッテリーなどの新しいタイプのバッテリーの開発ニーズを満たすために、新しいバッテリーテスト技術を開発する[8]
バッテリーテクノロジーの継続的な革新により、テスト技術は、単純な容量のテストや排出テストから複雑な熱管理と安全性評価まで、進化を続け、バッテリー産業の健全な開発に強力なサポートを提供します。

バッテリーテスト技術の最新の進捗
2024年、バッテリーテスト技術は、インテリジェンス、効率、標準化の開発動向を示しており、複数の革新的な技術がバッテリーテストの分野を再構築しています。
人工知能と機械学習の用途
バッテリーテストにおける人工知能技術の適用には大きな進歩がありました。機械学習アルゴリズムは、バッテリーサイクルの寿命の予測、特にランダムな森林の回帰で非常によく機能し、少なくとも9.8％の平均絶対パーセンテージ誤差を達成できます。これらのアルゴリズムは、データセットの傾向を効果的に理解し、バッテリーのパフォーマンス評価の信頼できる基盤を提供できます[4]。

電気化学インピーダンス分光分析技術の進歩
2024年には、バッテリーテストにおける電気化学インピーダンス分光法（EIS）分析技術の適用がより広くなります。この技術は、バッテリーの内部抵抗を測定することにより、バッテリーの充電と放電効率や熱生成などのパラメーターを評価し、バッテリーの性能評価の重要な基礎を提供します[8]。
AC/DC双方向コンバーターの技術革新
バッテリーテストの分野でのAC/DCの双方向コンバーターの適用は、2024年の重要な技術的ブレークスルーです。この技術は、バッテリーテストプロセス中にエネルギーの双方向の流れを達成し、テストシステムのエネルギー利用効率を大幅に改善します。

従来のバッテリーテストシステムでは、排出エネルギーは通常、熱として消散し、システム効率は0％です。双方向AC-DCコンバーターを使用することにより、散逸エネルギーをシステムに戻し、バッテリーテスト充電エネルギーのリサイクルを達成できます。実験では、この技術を採用するコンバーターは、300W入力（バッテリー充電用）で92.9％、1500W出力（バスバーをサポートする）で93.6％の効率を持っていることが示されています[21]。
標準化されたテスト方法の改善
2024年には、バッテリーテストの標準システムがより完全になり、国際標準が徐々に国内の標準に沿っています。主な標準には、IEC62660シリーズ、ISO12405シリーズ、GB/T31484-2015などが含まれます。これらの標準は、バッテリー容量のテスト、サイクルライフテスト、安全テストなどの複数の側面をカバーしています[13]。

新しいエネルギー車のバッテリー技術のブレークスルー
2024年、特にエネルギー密度、充電速度、サイクル寿命の観点から、新しいエネルギー車のバッテリー技術で大きなブレークスルーが行われました。バッテリーのエネルギー密度は大幅に増加しています。たとえば、Teslaの4680バッテリーのエネルギー密度は300WH/kgに達し、CATLのQilinバッテリーのエネルギー密度は304WH/kgに達しました。充電速度も定性的な飛躍を達成しました。 800Vの高電圧プラットフォームテクノロジーにより、充電能力が500kWに到達することを可能にし、充電時間を大幅に短縮します[11]。
バッテリーの形成とテストの市場は増加しています
電気自動車のバッテリー形成とテストのグローバル市場規模は、2023年に約1,341.2百万米ドルでした。今後6年間で17.5％の複合年率で成長すると予測されており、2030年までに5,865.8百万米ドルに達します。

結論として、2024年に、バッテリーテスト技術は、インテリジェンス、効率、標準化の開発動向を示します。 AC/DCの双方向コンバーターテクノロジーの適用、人工知能アルゴリズムの導入、標準システムの改善により、バッテリーテスト技術の急速な開発が共同で促進され、バッテリー産業の健全な開発を強力にサポートしています。
国内外のバッテリーテスト技術標準システムの比較
バッテリーテスト基準は、バッテリーの性能、安全性、信頼性を確保するための重要な保証です。世界の電気自動車とエネルギー貯蔵市場の急速な発展により、国内外のバッテリーテスト標準システムも常に改善されています。この記事では、国内と外国のバッテリーテスト技術標準システムの違いを分析します。
国際バッテリーテスト標準システム
国際バッテリーテスト基準は、主に国際電気技術委員会（IEC）、国際標準化機関（ISO）、引受剤研究所（UL）、自動車エンジニア協会（SAE）、および欧州連合の関連機関によって策定されています[13]。
IECによって発行された電力リチウムイオン電池の基準には、主にIEC62660-1：2010「電動車両用のリチウムイオン電力電池セル - パート1：パフォーマンステスト」およびIEC62660-2：2010「電動車両用リチウムイオン電力電池セル - パート2：信頼性と乱用テスト」が含まれます。これらの標準は、主に個々のバッテリーセルの性能と安全性テストを対象としています[13]。
ISOによって策定された標準には、ISO12405シリーズが含まれます。これは、高電力バッテリーのISO12405-1、高エネルギーバッテリーのISO12405-2、安全性能要件のISO12405-3の3つの部分に分割されています。目的は、自動車メーカーにオプションのテスト項目と方法を提供することです[13]。
米国のUL2580基準は、主にバッテリー乱用の信頼性と、虐待が害を引き起こすときに人員を保護する能力を評価しています。 SAE標準システムは、バッテリー乱用テスト用のSAEJ2464、バッテリーシステムの安全基準のためのSAEJ2929、バッテリー振動テストなどのSAEJ2380を含む[13]など、より完全になります。

中国のバッテリーテスト標準システム
中国のバッテリーテスト標準システムは比較的遅く開始されましたが、急速に発達しています。 2001年、自動車標準化委員会は、電気自動車中のリチウムイオン電池のテストに関する中国初の指導技術文書、GB/Z18333.1：2011「電気車両用のリチウムイオン電池」[13]を発行しました。
2006年、産業情報技術省は、2012年に改訂されたQC/T743「電気自動車用のリチウムイオン電力電池」を発行しました。これらの初期標準は、主にモノマーレベルとモジュールレベルをターゲットにし、比較的狭い用途の範囲を持っていました[13]。
2015年、中華人民共和国の標準化局は一連の基準を公布しました。 GB/T31484-2015を含む「電気自動車用の電源バッテリーのサイクルライフ要件とテスト方法」、GB/T31485-2015「電気自動車用の電源バッテリーの安全要件とテスト方法」、GB/T31486-2015
国内と外国の標準システムの主な違い
1。標準システムの完全性：国際標準システムはより完全であり、バッテリーのすべての側面をカバーしますが、中国の標準システムは急速に発達していますが、依然として継続的に改善されています[14]。
2。テスト方法の焦点：国際基準は、ULやSAEの標準などのバッテリーの安全性と信頼性テストに重点を置いています。一方、中国の基準は、バッテリーのパフォーマンスとサイクルの寿命テストにより多くの注意を払っています[13]。
3.標準の更新頻度：国際標準は、急速に発展しているバッテリー技術に適応するために頻繁に更新されます。中国の基準の更新は比較的遅いですが、近年の更新速度は加速しています[14]。
4.テスト条件の厳格さ：一部のテスト項目では、中国の特別な気候と道路条件に適応するために、中国の基準のテスト条件がより厳しくなる可能性があります[13]。
5。基準の国際化の程度：中国は、バッテリーテスト基準の国際化を積極的に促進し、国内基準と国際基準の整合を促進し、中国のバッテリー製品の国際競争力を高めています[14]。
バッテリー技術の継続的な開発とアプリケーションシナリオの拡大により、バッテリーテスト標準システムも常に改善されます。国内基準と外国基準の違いは徐々に狭くなり、グローバルバッテリー産業の健全な発展を共同で促進します。

バッテリーテストにおけるAC/DCの双方向コンバーターの適用
AC/DCの双方向コンバーターは、バッテリーテストの分野で幅広いアプリケーションの見通しを持ち、その双方向のエネルギー流量特性により、バッテリーテストに革新的な変化がもたらされました。
エネルギー回収型バッテリーテストシステム
従来のバッテリーテストシステムでは、通常、バッテリーの放電中のエネルギーは熱として消散し、システムの効率は0％です。双方向AC/DCコンバーターを使用したテストシステムは、エネルギーのリサイクルを実現できます。
•充電段階：ACグリッド電源をDC電源に変換してバッテリーを充電する
•放電段階：バッテリーのDC電源をAC電源に戻し、電源グリッドに戻します
エネルギー回収率は90％を超えて高く、テストのエネルギー消費を大幅に減らします[21]。
このエネルギー回収型テストシステムは、大規模なバッテリー生産ラインのテストプロセスに特に適しており、運用コストを大幅に削減できます。
バッテリーサイクルライフテスト
双方向AC/DCコンバーターは、バッテリーサイクルライフテストで重要な役割を果たします。
正確に制御された充電および放電サイクルを達成して、実際の使用法シナリオをシミュレートする
テスト条件の一貫性を確保するために、高精度の電流と電圧制御をサポートします
•複雑な充電および放電曲線を実行して、さまざまな労働条件下でバッテリーの性能を評価できます[8]

バッテリーバックアップシステム（BBU）テスト
双方向AC/DCコンバーターは、テストと検証のためのバッテリーバックアップシステムのインターフェイスとして使用できます。
電源グリッド障害シナリオをシミュレートして、機器機能を維持するバッテリーパックの機能をテストする
退院中のバッテリーパックの電圧降下を監視し、バス電圧を維持するための電源変換インターフェイスの能力を確認します
単一のデバイスでバッテリーの充電とバスバーインターフェイスが機能することを実現して、コストとサイズの利点を獲得します[21]
電気自動車のバッテリーテスト
電気自動車のバッテリーテストの分野では、双方向AC/DCコンバーターには独自の利点があります。
高速充電や充電シナリオなど、車両の充電条件と排出条件をシミュレートする
•800Vの高電圧プラットフォームでバッテリーの性能をテストします。たとえば、ZeekR 007の充電力は、800Vの高電圧プラットフォームで500kWに達することができます[11]
異なる温度と荷重条件下でバッテリーの性能を評価する
高効率テストプラットフォーム
新しく開発された双方向AC/DCコンバーターテストプラットフォームには、効率が大きな利点があります。
バッテリーを充電すると、効率は最大92.9％（300W）に達する可能性があります。
バスバーをサポートすると、効率は93.6％（1500W）に達します。
高い電力レベルは、再構成または並列接続[21]を通じて簡単に達成できます。

エネルギー貯蔵システムのテスト
エネルギー貯蔵システムのテストでは、3ポートの双方向AC/DCコンバーターが柔軟なテストソリューションを提供します。
DC-Busポート、DC入力ポート、ACポートの3つのインターフェイスを提供します
バッテリー電圧がAC電圧のピーク振幅よりも低い状況をサポートします
•エネルギー貯蔵システムと電力網の間で双方向エネルギー交換テストを実施します[6]
双方向AC/DCコンバーターテクノロジーの適用は、バッテリーテストの効率と精度を高めるだけでなく、テストコストを削減し、バッテリーテクノロジーの急速な発展に強力なサポートを提供します。バッテリー技術の継続的な革新により、バッテリーテストの分野での双方向AC/DCコンバーターの適用がより広くなります。
双方向AC/DCコンバーターバッテリーテストシステムの利点
双方向コンバーター技術は、バッテリーテストの分野に革新的な変化をもたらし、革新的なエネルギー管理方法を通じてテストシステムの効率とパフォーマンスを大幅に向上させました。この記事では、このテクノロジーの中核的な利点と、バッテリーテスト業界への影響に関する詳細な分析を実施しています。
エネルギー回収とシステム効率の改善
従来のバッテリーテストシステムの主な欠陥は、低エネルギー利用率にあります。排出テストプロセス中、バッテリーによって放出されるエネルギーは通常、熱散逸に変換され、システムのエネルギー利用効率はゼロに近くなります。双方向コンバーターを採用するテストシステムは、この状況を完全に変えました。
•エネルギーリサイクル：バッテリーの排出によって生成されるエネルギーは、電源グリッドまたは他のテストユニットに供給されます
•エネルギー消費量を大幅に削減します。エネルギー回収率は90％を超え、テストプロセス中にエネルギー消費量を大幅に削減します
•熱散逸の要件を減らす：熱生成を最小限に抑え、冷却システムの設計を簡素化する
この非常に効率的なエネルギー管理アプローチは、大規模なバッテリー生産ラインに特に適しており、テストプロセスでの運用コストと炭素排出量を大幅に削減できます。
テストの精度と制御機能の定性的変化
双方向コンバーター技術は、前例のない精度と制御機能をバッテリーテストにもたらしました。
•高精度の電流制御：さまざまなバッテリーのテスト要件を満たすために、Milliampere-Revelの正確な電流規制を達成する
•動的応答機能：充電と排出パラメーターをすばやく調整して、実際の使用状況シナリオの負荷の変更をシミュレートする
•複雑な作業条件シミュレーション：複数の充電および放電曲線を実行して、さまざまなアプリケーションシナリオでのバッテリーのパフォーマンスを評価することができます
これらの利点により、テスト結果がより信頼性が高まり、バッテリーの性能評価と品質制御のための強固な基盤が提供されます。

多機能統合と空間効率
現代の双方向コンバーターテストシステムは、多機能統合を達成し、重要なスペースとコストの利点をもたらしました。
•機能統合：単一のデバイスでバッテリーの充電と放電機能を達成して、デバイスの数を減らす
•モジュラー設計：並列接続または再構成を通じてパワーレベルを簡単に拡張し、システムの柔軟性を高めることができます
•床面積の削減：統合された設計により、テストシステムのスペース要件が削減され、研究所または生産ラインのレイアウトが最適化されます
新しいバッテリーテクノロジーに適応する機能
バッテリー技術の急速な発展により、テストシステムには新しい種類のバッテリーに適応することができなければなりません。
•高電圧プラットフォームサポート：800Vの高電圧バッテリープラットフォームのテスト要件に適応し、新しいエネルギー車両の高速充電技術の開発要件を満たす
•広い電圧範囲：低電圧から高電圧までのさまざまなバッテリーテストをサポートし、異なるバッテリーテクノロジーの開発に適応します
•プログラマ性：ソフトウェアの更新を通じて、新しいタイプのバッテリーのテスト要件に適応して、テスト機器のサービス寿命を延長する
標準化されたテストは、国際基準に沿っています
双方向コンバーターテストシステムは、バッテリーテストの標準化を実現するのに役立ちます。
•国際基準に準拠する：IEC62660シリーズやISO12405シリーズなどの国際基準で規定されているテスト方法をサポートします
•テストの一貫性：さまざまなバッチとさまざまなメーカーのバッテリーのテスト結果が同等であることを確認してください
•国際協力の促進：中国のバッテリー製品の国際的な競争力を高めるために、国内のバッテリーテスト基準と国際基準の整合を促進します。

費用便益分析
双方向コンバーターテストシステムの経済的利益は、主に次の側面に反映されています。