Wat is die basiese toetsbeginsels en -metodes vir kragbatterye?
Basiese beginsels en metodes van kragbatterytoetsing
Die basiese elektrochemiese eienskappe van chemiese kragbronne sluit in kapasiteit, spanning, interne weerstand, self-ontlading, bergingswerkverrigting, hoë- en laetemperatuur-werkverrigting, ens. As 'n tipiese sekondêre chemiese kragbron, sluit kragbatterye ook laai- en ontladingswerkverrigting, sikluswerkverrigting, interne druk, ens. energie- en spesifieke energietoetsing, krag- en spesifieke kragtoetsing, bergingswerkverrigting en self-ontladingstoetsing, lewensduurtoetsing, interne weerstandstoetsing, interne druktoetsing en veiligheidstoetsing, ens.
Vanuit die perspektief van werklike voertuigtoepassing, word 'n reeks toetse wat geskik is vir voertuiggebruik uitgevoer met die kragbatterypak wat op elektriese voertuie toegepas word as die toetsobjek, soos: statiese kapasiteitbespeuring, dinamiese kapasiteitsbespeuring, rustoets, beginkragtoets, vinnige laaivermoëtoets, sikluslewetoets, veiligheidstoets, batteryvibrasietoets, piekkragopsporing, gedeeltelike ontladingskragtoets, ens.
(1) Statiese Kapasiteit Opsporing Die hoofdoel van hierdie toets is om vas te stel dat die kragbatterypak voldoende lading en energie het wanneer die voertuig in werklike gebruik is, en normaal kan werk onder verskeie voorafbepaalde ontladingstempo's en temperature. Die hooftoetsmetode is stadige ontladingstoetsing onder konstante temperatuurtoestande, en die ontlading word beëindig wanneer die spanning van die kragbatterypak tot 'n vasgestelde waarde daal of die konsekwentheid van die enkelselle binne die kragbatterypak (spanningsverskil) 'n vasgestelde waarde bereik.
(2) Dinamiese kapasiteitsbespeuringTydens die werking van 'n elektriese voertuig is die bedryfstemperatuur en ontladingtempo van die kragbattery dinamies. Hierdie toets bespeur hoofsaaklik die vermoë van die kragbatterypak onder dinamiese ontladingstoestande, wat hoofsaaklik weerspieël word in die energie en kapasiteit by verskillende temperature en ontladingstempo's. Die hooftoetsmetode is om ontladingsprestasietoetsing van die kragbatterypak uit te voer met behulp van 'n voorafbepaalde stroomprofiel of 'n stroomprofiel wat eintlik van die voertuig se toepassing ingesamel is. Die beëindigingstoestand van die toets word aangepas volgens die toetstoestande en die eienskappe van die kragbattery, maar volg basies die standaard van die spanning wat tot 'n sekere waarde daal. Hierdie metode kan meer direk en akkuraat die werklike toepassingsbehoeftes van elektriese voertuie weerspieël.
(3) Rustige toetsDie doel van hierdie toets is om die kapasiteitsverlies van die kragbatterypak op te spoor wanneer dit vir 'n tydperk nie in gebruik is nie, wat gebruik word om die situasie te simuleer waar die elektriese voertuig vir 'n tydperk nie bestuur word nie en die battery oopgelaat word-. Die rustige toets staan ook bekend as die self-ontlading en bergingswerkverrigtingtoets, wat verwys na die vermoë van die battery om sy gestoorde lading onder sekere omgewingstoestande te handhaaf wanneer dit in 'n oop-kringtoestand is.
(4) Beginkragtoets Aangesien die aansitkrag van 'n motor relatief groot is, om aan te pas by die motor se wegspring onder verskillende temperatuurtoestande, word aansitkragtoetse op die kragbatterypak uitgevoer by lae temperatuur ($−18\\text{ graad }$) en hoë temperatuur ($50\\text{ graad }$). Hierdie toets, benewens om by kamertemperatuur gemeet te word, word gewoonlik ook met 'n SOC-waarde gestel om die ontladingsvermoë van die battery by verskillende ladingtoestande te bepaal. Algemene toetse is kragtoetse wat uitgevoer word teen $90\\%$, $50\\%$ en $20\\%$ SOC.
(5) SnellaaivermoëtoetsDie doel van hierdie toets is om die vinnige laaivermoë van die battery te toets deur hoë-tempo-laaitoetse op die kragbatterypak uit te voer, en om die doeltreffendheid, hitte-opwekking en impak daarvan op ander eienskappe te ondersoek. Vir vinnige laai beoog die USABC-standaard dat die battery SOC van $40\\%$ tot $80\\%$ binne $15\\text{min}$ herstel. Tans vereis die standaard wat deur Japan se CHAdeMO-vereniging gestel is dat die laai van die elektriese voertuigkragbatterypak vir ongeveer $10\\text{min}$ kan waarborg dat die voertuig $50\\text{km}$ ry; laai vir meer as $30\\text{min}$ kan waarborg dat die voertuig $100\\text{km}$ ry.
(6) Siklus LewenstoetsDie sikluslewe van die battery beïnvloed die ekonomiese lewensvatbaarheid van batterygebruik direk. Wanneer die werklike kapasiteit van die battery laer as $80\\%$ van die aanvanklike kapasiteit of gegradeerde kapasiteit is, word die kragbattery beskou as die einde van sy leeftyd. Die hoofmetode wat in hierdie toets gebruik word, is om laai- en ontladingsiklusse onder sekere toestande uit te voer, deur die aantal siklusse as die indeks van sy lewe te gebruik. Aangesien die toetstydperk vir kragbattery-lewe relatief lank is, duur die toets gewoonlik vir 'n paar maande of selfs 'n jaar. Daarom, in praktiese werking, word metodes om die aantal toetssiklusse te bepaal, die kapasiteitsdegradasie te meet en dan lineêre ekstrapolasie op grond van hierdie data uit te voer, dikwels vir toetsing gebruik. Op die gebied van navorsing, om die kragbatteryleeftydtoetstyd te verkort, word studies ook gedoen oor die versnelling van batteryveroudering deur die toetstemperatuur en laai-/ontladingstempo te verhoog om die lewensduur van kragbatterye en kragbatterye te toets.
(7) VeiligheidstoetsBatteryveiligheidsprestasie verwys na die beoordeling van potensiële skade aan mense en toerusting wat veroorsaak kan word deur die berging en gebruik van stoorbatterye. Veral wanneer die battery misbruik word, veroorsaak spesifieke energie-insette dat die interne samestellende materiale van die battery fisiese of chemiese reaksies ondergaan wat 'n groot hoeveelheid hitte genereer. As die hitte nie betyds verdryf kan word nie, kan dit lei tot battery termiese weghol. Termiese weghol kan veroorsaak dat die battery bult, vlambare gas genereer, bars, kraak, en gepaard gaan met brand, wat veiligheidsongelukke veroorsaak. Onder baie chemiese kragbronne is die veiligheid van litium-ioonbatterye besonder belangrik. Algemene veiligheidstoetsitems vir kragbatterye word in Tabel 6-1 getoon.
Tabel 6-1 Algemene veiligheidstoetsitems vir kragbatterye
| Kategorie | Hooftoetsmetodes |
| Elektriese prestasietoets | Oorlading, oor-ontlading, eksterne kortsluiting, warm ontlading, ens. |
| Meganiese toets | Vrye val, impak, ekstrusie, vibrasie, ekstrusie, ens. |
| Termiese toets | Brand, termiese beelding, termiese skok, temperatuurskommeling, ens. |
| Omgewingstoets | Vakuumsimulasie, onderdompeling, humiditeit, ens. |
(8) BatteryvibrasietoetsDie doel van hierdie toets is om die impak van gereelde vibrasies en skokke wat deur paaie veroorsaak word op die werkverrigting en lewensduur van kragbatterye en kragbatterye op te spoor. Die batteryvibrasietoets ondersoek hoofsaaklik die vibrasieduursaamheid van die kragbattery (pak) en gebruik dit as 'n basis om die strukturele ontwerpverbetering van die kragbattery (pak) te lei. Daar is twee tipes vibrasie in vibrasietoetsing: sinusvormige vibrasie of ewekansige vibrasie. Aangesien kragbatterye hoofsaaklik in voertuie gebruik word, word ewekansige vibrasie oor die algemeen aangeneem om die werklike bedryfstoestande van die battery beter te simuleer.
Bogenoemde is net 'n paar algemene vereistes vir die toets van kragbatterye (pakke). Die spesifieke parameters en vereistes van die toets sal wissel na gelang van die tipe kragbattery. Tabel 6-2 toon die veiligheidswerkverrigtingvereistes en toetsmetodes vir litiumioonbatterye en -stelsels wat in elektriese voertuie gebruik word.
Tabel 6-2 Veiligheidsprestasievereistes en toetsmetodes vir litiumioonbatterypakke en -stelsels in elektriese voertuie
| Item | Kategorie | Toets metode | Veiligheidsvereistes |
| Algemene veiligheidstoetsing (Tabel 6-1) | Elektriese prestasietoets | Oorlading, oor-ontlading, eksterne kortsluiting, warm ontlading, ens. | N/A |
| Meganiese toets | Vrye val, impak, ekstrusie, vibrasie, ekstrusie, ens. | N/A | |
| Termiese toets | Brand, termiese beelding, termiese skok, temperatuurskommeling, ens. | N/A | |
| Omgewingstoets | Vakuumsimulasie, onderdompeling, humiditeit, ens. | N/A | |
| EV Li-ion Battery Veiligheid (Tabel 6-2) | Vibrasie | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of -stelsel. 1. Verwys na voertuigmonteringsvereistes en GB/T 2423.43-2008, installeer op vibrasietafel. Toets in 3 rigtings ($Y \\tot X \\tot Z$). Prosedure verwys na GB/T 2423.56-2018. 2. Vir laerliggaaminstallasies, toetsparameters volgens 7.1.1.2 in GB/T 31467.3-2015. 3. Toetstyd is $2\\text{h}$ per rigting (kan verminder word na $0.5\\text{h}$). $2\\text{h}$ waarneming toegelaat tydens of na $30\\text{min}$. 4. Monitor minimum moniteringseenheidstatus (spanning, weerstand, temp). 5. Neem $2\\text{h}$ waar tydens toets. 6.Vir elektroniese toestelle:i. Voor-gemonteer: Toets per 7.1.1.2.1 in GB/T 31467.3-2015. Ander liggings: Toets per GB/T 28046.3-2011. $2\\text{h}$ in verskillende $Z$-as rigtings. Laterale voorwerpe: opwekkingsmodus uitgevoer. ii. Werk in $3,2$-modus per GB/T 28046.1-2011. | Batterypak of -stelsel moet: Geen spanningsverval in minimum moniteringseenheid hê nie ($< 0.5\text{V}$), remain intact, structure sound, no leakage, no rupture, fire, or explosion. Insulation resistance $\ge 100\text{Ω}/\text{V}$ within $30\text{min}$ after test. Electronic devices: Reliable connection, structure sound, no disconnection. Post-test parameters meet Table 1 in GB/T 31467.3-2015. |
| Meganiese skok | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Verwys na 7.2 Skok $25\\text{g}\\text{-}15\\text{ms}$ half-sinuspuls in GB/T 31467.3-2015, $3$ skokke in $Y$-$-as rigting,{h$2.\\text observe | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Laat val | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Val vanaf $1\\text{m}$ op harde grond in die mees waarskynlike valrigting (andersins mees stabiele moontlike valrigting, $X$-astoets), let op $2\\text{h}$. | Geen ontladingsstroomslot, spanningstuwing of -lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Omrol | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Verwys na 7.3.2 in GB/T 31467.3-2015: $90\\text{ graad }$ kantel vir $6\\text{h}$, dan $90\\text{ graad }$ inkremente, hou $1\\text gestopte graad{h}$ elk. Neem $2\\text{h}$. 3. waar Let op $2\\text{h}$. 4. Draai $360\\text{ graad }$ om $Y$-as teen $6\\text{ graad }/\\text{s}$, dan $90\\text{ graad }$ inkremente, hou $1\\text{h}$ elk, $360\\text{ graad }$ rotasie gestop. Let op $2\\text{h}$. | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie, handhaaf betroubare verbinding. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Maksimum gradiënt | 1. Toetsvoorwerp: batterypak of stelsel. 2. horisontaal op 'n trollie gemonteer. Herhaal die puls gespesifiseer in Fig 3 van Tabel 7 in SAE J2380 of GB/T 31467.3-2015 (langs $X$-as $5\\text{s}$, langs $Y$-as $5\\text{s}$) in die $X$2-rigting ($h$2-teks.\\is) | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Verpletter | 1. Test Object: Battery Pack or System. 2. Crush conditions: ① Crushing surface: $12.5\text{mm}$ diameter semi-cylinder, length $>$ breedte. ② Rigting: $X$-as, $Y$-as. ③ Krag: Aanvanklike $200\\text{kN}$ of stop by $30\\%$ vervorming. ④ Let op $1\\text{h}$. ⑤ Hou vir $10\\text{min}$. | Geen lekkasie, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. Geen brand of ontploffing (vir die tweede stel vereistes). | |
| Temperatuur skok | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Wisselende temperatuur $(-40\\pm2)\\text{ graad }$, maksimum $30\\text{min}$ duur by uiterstes. Hou by elke uiterste vir $6\\text{h}$, $5$ siklusse. Let op $2\\text{h}$ by kamertemp. | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Klam hitte siklus | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of -stelsel. 2. Verwys na GB/T 2423.4-2018 Toets $Db$ klam hitte-siklusse. Figuur 4 in GB/T 31467.3-2015 ($80\\text{ graad }$ maksimum temp), $5$ siklusse. Let op $2\\text{h}$ by kamertemp. | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ binne $30\\text{min}$ na toets. | |
| Seewater onderdompeling | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Veilig vasgemaak met harnas gekoppel, dompel in $3.5\\%$ NaCl-oplossing (seewater) vir $2\\text{h}$ oor werklike vervoerafstand. Hang op via hidrouliese klepvorm. | Geen brand of ontploffing nie. | |
| Eksterne Vuur | 1. Toetsvoorwerp: batterypak of stelsel. 2. Verwys na 7.10 Eksterne brand in GB/T 31467.3-2015. | Geen brand of ontploffing nie. Indien vlam voorkom, moet dit binne $2\\text{min}$ na die verwydering van die brandbron blus. | |
| Soutsproei | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of -stelsel. 2. Verwys na 7.11 Soutsproei in GB/T 31467.3-2015. | Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. | |
| Hoë Hoogte | 1. Toetsvoorwerp: Batterypak of Stelsel. 2. Hoogte $4000\\text{m}$ of ekwivalente druk, kamertemperatuur. 3. Geberg vir $5\\text{h}$ in toetsomgewing per 7.12.2 van GB/T 31467.3-2015, dan ontlaai teen $1 (\\text $4}$ na $1 (\\text{0}$) Let op $2\\text{h}$. | Geen ontladingsstroomslot, spanningstuwing of -lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Oor-temperatuurbeskerming | 1. Toetsvoorwerp: Batterystelsel. 2. Verwys na 7.13 Oor-temperatuurbeskerming in GB/T 31467.3-2015. | BMS sal funksioneer. Geen gaslekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Kortsluitingbeskerming | 1. Toetsvoorwerp: Batterystelsel. 2. Verwys na 7.14 Kortsluitingbeskerming in GB/T 31467.3-2015. | Beskermingstoestel moet funksioneer. Geen lekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Oorlaai beskerming | 1. Toetsvoorwerp: Batterystelsel. 2. Verwys na 7.15 Oorlaaibeskerming in GB/T 31467.3-2015. | BMS sal funksioneer. Geen gaslekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. | |
| Oor-ontladingsbeskerming | 1. Toetsvoorwerp: Batterystelsel. 2. Verwys na 7.16 Oor-ontladingsbeskerming in GB/T 31467.3-2015. | BMS sal funksioneer. Geen gaslekkasie, skeuring van die buitenste omhulsel, brand of ontploffing nie. Isolasieweerstand $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ na toets. |
Let wel: Tabel 6-2 verwys hoofsaaklik na GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018 en GB/T 28046.1-2011.
