Unter Restwelligkeit versteht man in der Regel einen unerwünschten Einfluss der Wechselspannung auf die Gleichstromversorgung. Während des Aufladens von Fahrzeugen und der Stromumwandlung sind die Batterien von Elektrofahrzeugen diesen unerwünschten Stromschwankungen ständig ausgesetzt. Langfristig kann dies die Lebensdauer der Batterie verkürzen, insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen mit niedrigen Temperaturen. Für Elektrofahrzeugbatterien ist daher zur Qualitätssicherung eine Rundstromprüfung erforderlich.

Bei der Stromumwandlung wird der Strom von Geräten wie dem Motorantrieb, dem On-Board-Ladegerät und der Gleichstromladestation sowie der Bremsenladung induziert, die die Hauptquellen für den Brummstrom sind. Wenn die Batterie entweder voll geladen ist oder sich einem niedrigen Ladezustand befindet, kann es zu einer vorübergehenden Überladung oder Überentladung kommen. Die derzeitigen BMS-Schutzmechanismen, die zwischen 10 mS und 1 mS liegen, können keinen Spannungsschutz durch rechtzeitige externe Blockierung von transienten Überladungen und Überentladungen bei Frequenzen über 100 Hz bis 1 kHz erreichen.

Jede kurzzeitige Überladung und Überentladung mag nur eine geringe Beeinträchtigung darstellen, aber im Laufe der Zeit führen sie zu einer Verringerung der Kapazität. Infolgedessen liegt die Lebensdauer der Batterie im Fahrzeug unter der garantierten Laufleistung! Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass eine Überladung der Batterie die Ablagerung von Lithiummetall auf der Oberfläche der negativen Elektrode auslösen kann. Ein Teil des Lithiummetalls wird zu totem Lithium und ist nicht länger für den Redox-Prozess nutzbar, wodurch die Kapazität sinkt. Eine starke Ablagerung von Lithium-Dendriten kann sogar zu einem internen Kurzschluss in der Batterie führen. Andererseits kann eine Überladung der Batteriezelle zur Zersetzung der SEI-Schicht führen. Beim nächsten Ladezyklus regeneriert sich dann die SEI-Schicht, wobei Lithium-Ionen verwendet werden, was zu einem Lithiumverlust führt. Außerdem kann es zum Ausströmen von Kathodenkupfer kommen. Die resultierende Ablagerung von Metallspuren an der positiven Elektrode erhöht das Risiko eines Kurzschlusses.

▲ Abbildung: Auswirkungen der Stromwelligkeit auf Li-Ionen-Batterien 

Rundstromtests bewerten die Belastbarkeit der Batterie bei vorübergehender und übermäßiger Nutzung

Die Welligkeitstestlösung von Chroma kann die Belastbarkeit der Batterie bei vorübergehender Überschreitung ihrer Spezifikationen erhöhen und durch Sinuswellen die Welligkeit der Stromversorgung beim Laden von Fahrzeugen simulieren. Die gängigsten Methoden zur Verkürzung der Prüfzeit sind die Erhöhung der Brummstrom-Amplitude oder die Prüfung in einer Umgebung mit niedriger Temperatur. Die Testlösung von Chroma bietet die folgenden Eigenschaften:

• 100 Hz bis 20 kHz mit bis zu 150 Ap-p Amplitude zur Analyse der Auswirkungen der Welligkeit auf eine Reihe von Elektrofahrzeugbatterien.
• Unabhängige AC/DC-Schaltkreise für minimale Auswirkungen auf die Bewertung der DC-Lade- und Entladeabschaltung
• Überlagerung des Brummstroms bei verschiedenen CC-, CV- und CP-Lade-/Entladevorgängen
• Programmierbare integrierte Kammersteuerung

Große europäische Batteriehersteller haben unlängst erfolgreich Chromas Lösung für Stromlade-/Entladeprüfungen implementiert. Für weitere Informationen bezüglich der Chroma-Produkte besuchen Sie bitte unsere Website und teilen Sie uns Ihre Prüfanforderungen in einer Anfrage mit. Wir freuen uns, Ihnen zu Diensten zu sein.