Қуат батареяларын тексерудің негізгі принциптері мен әдістері қандай?
Қуат аккумуляторын тексерудің негізгі принциптері мен әдістері
Химиялық қуат көздерінің негізгі электрохимиялық қасиеттері сыйымдылықты, кернеуді, ішкі кедергіні, өздігінен разрядтауды, сақтау өнімділігін, жоғары және төмен температура өнімділігін, т.б. қамтиды. Әдеттегі екінші химиялық қуат көзі ретінде қуат батареялары зарядтау және разряд өнімділігін, цикл өнімділігін, ішкі қысымды және т.б. қамтиды. Сондықтан, бір қуат батарея ұяшығы үшін өнімділікті сынаудың негізгі мазмұны мыналарды қамтиды: зарядтау және разрядтау сыйымдылығы мен өнімділігінің төмен температурасын сынау, төмен өнімділік өнімділігін сынау. тестілеу, энергия мен арнайы қуат сынағы, қуат пен ерекше қуатты сынау, сақтау өнімділігі мен өздігінен разрядты тексеру-, қызмет ету мерзімін тексеру, ішкі кедергі сынағы, ішкі қысымды сынау және қауіпсіздік сынағы, т.б.
Көлік құралын нақты қолдану тұрғысынан, сынақ нысаны ретінде электрлік көліктерге қолданылатын қуат аккумуляторы арқылы көлік құралын пайдалануға жарамды бірқатар сынақтар жүргізіледі, мысалы: статикалық сыйымдылықты анықтау, динамикалық сыйымдылықты анықтау, тыныштық сынағы, іске қосу қуатын сынау, жылдам зарядтау мүмкіндігін сынау, циклдің қызмет ету мерзімін сынау, қауіпсіздік сынағы, аккумулятордың діріл сынағы, ең жоғары қуатты анықтау, жартылай зарядты анықтау сынағы, т.б.
(1) Статикалық сыйымдылықты анықтау Бұл сынақтың негізгі мақсаты - көлік құралы нақты пайдаланылған кезде қуат аккумулятор жинағында жеткілікті заряд пен қуат бар екенін және алдын ала белгіленген әртүрлі разряд жылдамдығы мен температурада қалыпты жұмыс істей алатынын анықтау. Негізгі сынақ әдісі тұрақты температура жағдайында баяу разрядты сынау болып табылады және қуат батареясы жинағының кернеуі белгіленген мәнге төмендегенде немесе қуат батареясы жинағындағы жалғыз ұяшықтардың консистенциясы (кернеу айырмашылығы) белгіленген мәнге жеткенде разряд аяқталады.
(2) Динамикалық сыйымдылықты анықтауЭлектрлік көлікті пайдалану кезінде қуат батареясының жұмыс температурасы мен разряд жылдамдығы динамикалық болады. Бұл сынақ негізінен динамикалық разряд жағдайында қуат батареясы жинағының мүмкіндігін анықтайды, ол негізінен әртүрлі температуралар мен разряд жылдамдығында қуат пен сыйымдылықта көрінеді. Негізгі сынақ әдісі - алдын ала анықталған ток профилін немесе көлік құралының қолданбасынан нақты жиналған ток профилін пайдаланып қуат аккумулятор жинағын разрядтау өнімділігін тексеру. Сынақтың аяқталу жағдайы сынақ шарттарына және қуат батареясының сипаттамаларына сәйкес реттеледі, бірақ негізінен кернеудің белгілі бір мәнге дейін төмендеуі стандартына сәйкес келеді. Бұл әдіс электрлік көліктердің нақты қолдану қажеттіліктерін тікелей және дәлірек көрсете алады.
(3) Тыныш тестБұл сынақтың мақсаты электрлік көлік белгілі бір уақыт бойы жүрмейтін және батарея тізбегі ашық қалған- жағдайды модельдеу үшін пайдаланылатын қуат батареясы жинағының сыйымдылығының жоғалуын анықтау, ол белгілі бір уақыт бойы пайдаланылмаған кезде. Тыныш сынағы, сондай-ақ, зарядсыздану және сақтау өнімділігі сынағы ретінде белгілі, ол батареяның ашық тізбек күйінде-белгілі бір қоршаған орта жағдайларында сақталған зарядын ұстап тұру мүмкіндігін білдіреді.
(4) Қуатты тексеруді бастау Автокөліктің іске қосу қуаты салыстырмалы түрде үлкен болғандықтан, әртүрлі температура жағдайларында автомобильді іске қосуға бейімделу үшін, төмен температурада ($−18\\text{ градус }$) және жоғары температурада ($50\\text{ градус }$) қуат аккумулятор жинағында іске қосу қуаты сынақтары жүргізіледі. Бұл сынақ бөлме температурасында өлшенгеннен басқа, әртүрлі заряд күйлерінде батареяның зарядсыздану мүмкіндігін анықтау үшін әдетте SOC мәнімен орнатылады. Жалпы сынақтар $90\\%$, $50\\%$ және $20\\%$ SOC бағасында орындалатын қуат сынақтары болып табылады.
(5) Жылдам зарядтау мүмкіндігін тексеруБұл сынақтың мақсаты – қуат батареясы жинағында жоғары{0}} жылдамдықты зарядтау сынақтарын орындау арқылы батареяның жылдам зарядтау мүмкіндігін тексеру және оның тиімділігін, жылу шығаруын және басқа қасиеттерге әсерін тексеру. Жылдам зарядтау үшін USABC стандарты батареяның SOC $15\\text{min}$ ішінде $40\\%$-дан $80\\%$ дейін қалпына келуін мақсат етеді. Қазіргі уақытта Жапонияның CHAdeMO қауымдастығы белгілеген стандарт электр көлігінің қуат батареясын шамамен $10\\text{min}$ зарядтау көліктің $50\\text{km}$ жүруіне кепілдік беруін талап етеді; $30\\text{min}$-дан асатын төлем көліктің $100\\text{km}$ жүруіне кепілдік береді.
(6) Cycle Life TestБатареяның қызмет ету мерзімі батареяны пайдаланудың экономикалық тиімділігіне тікелей әсер етеді. Батареяның нақты сыйымдылығы бастапқы сыйымдылықтың немесе номиналды сыйымдылықтың $80\\%$ төмен болса, қуат батареясы қызмет ету мерзімінің соңына жетті деп есептеледі. Бұл сынақта қолданылатын негізгі әдіс циклдер санын оның қызмет ету мерзімінің индексі ретінде пайдалана отырып, белгілі бір жағдайларда зарядтау және разряд циклдерін орындау болып табылады. Қуат батареясының қызмет ету мерзімінің сынақ мерзімі салыстырмалы түрде ұзақ болғандықтан, сынақ әдетте бірнеше айға немесе тіпті бір жылға созылады. Сондықтан тәжірибелік жұмыста сынау үшін жиі сынақ циклдерінің санын анықтау, қуаттың деградациясын өлшеу, содан кейін осы деректер негізінде сызықтық экстраполяцияны орындау әдістері қолданылады. Зерттеу саласында қуат батареяларының қызмет ету мерзімін сынау уақытын қысқарту мақсатында қуат батареялары мен қуат батареялары жинақтарының қызмет ету мерзімін тексеру үшін сынақ температурасы мен зарядтау/разряд жылдамдығын арттыру арқылы батареяның қартаюын жеделдету бойынша зерттеулер жүргізілуде.
(7) Қауіпсіздік сынағыБатарея қауіпсіздігі өнімділігі аккумулятор батареяларын сақтау және пайдалану салдарынан болуы мүмкін адамдар мен жабдыққа ықтимал зиянды бағалауды білдіреді. Әсіресе, аккумуляторды дұрыс пайдаланбаған кезде, белгілі бір қуат кірісі батареяның ішкі құрамдас материалдарында үлкен жылу мөлшерін тудыратын физикалық немесе химиялық реакцияларға ұшырайды. Егер жылуды уақытында тарату мүмкін болмаса, бұл батареяның термиялық кетуіне әкелуі мүмкін. Термиялық қашу батареяның дөңес болуына, жанғыш газдың пайда болуына, жарылуына, жарылуына және өртпен бірге жүруіне, қауіпсіздік апаттарын тудыруы мүмкін. Көптеген химиялық қуат көздерінің ішінде литий{4}}иондық батареялардың қауіпсіздігі ерекше маңызды. Қуат батареяларына арналған жалпы қауіпсіздік сынақтары 6-1-кестеде көрсетілген.
Кесте 6-1 Қуат батареяларына арналған жалпы қауіпсіздік сынақтары
| Санат | Негізгі сынақ әдістері |
| Электрлік өнімділік сынағы | Артық зарядтау, артық разряд, -сыртқы қысқа тұйықталу, ыстық разряд, т.б. |
| Механикалық сынақ | Еркін құлау, соққы, экструзия, діріл, экструзия және т.б. |
| Термиялық сынақ | Жану, термиялық бейнелеу, термиялық соққы, температураның ауытқуы және т.б. |
| Экологиялық тест | Вакуумды модельдеу, батыру, ылғалдылық және т.б. |
(8) Батареяның діріл сынағыБұл сынақтың мақсаты жолдар тудыратын жиі діріл мен соққылардың қуат батареялары мен қуат батареяларының жұмысына және қызмет ету мерзіміне әсерін анықтау болып табылады. Батареяның діріл сынағы негізінен қуат батареясының (пакеттің) дірілге төзімділігін зерттейді және оны қуат батареясының (пакет) құрылымдық дизайнын жақсартуға басшылық ету үшін негіз ретінде пайдаланады. Діріл сынауында дірілдің екі түрі бар: синусоидалы діріл немесе кездейсоқ тербеліс. Қуат батареялары негізінен көліктерде қолданылатындықтан, аккумулятордың нақты жұмыс жағдайларын жақсырақ модельдеу үшін әдетте кездейсоқ діріл қолданылады.
Жоғарыда айтылғандар қуат батареяларын (бумаларын) сынауға арналған кейбір жалпы талаптар ғана. Сынақтың нақты параметрлері мен талаптары қуат батареясының түріне байланысты өзгереді. 6-2-кестеде электрлік көліктерде қолданылатын литий-ионды аккумуляторлар жинақтары мен жүйелерінің қауіпсіздік өнімділігі талаптары мен сынақ әдістері көрсетілген.
6-кесте-2 Электрлік көліктердегі литий-ионды аккумулятор жинақтары мен жүйелеріне арналған қауіпсіздік талаптары мен сынақ әдістері
| Элемент | Санат | Тест әдісі | Қауіпсіздік талаптары |
| Жалпы қауіпсіздік сынақтары (6-1-кесте) | Электрлік өнімділік сынағы | Артық зарядтау, артық разряд, -сыртқы қысқа тұйықталу, ыстық разряд, т.б. | N/A |
| Механикалық сынақ | Еркін құлау, соққы, экструзия, діріл, экструзия және т.б. | N/A | |
| Термиялық сынақ | Жану, термиялық бейнелеу, термиялық соққы, температураның ауытқуы және т.б. | N/A | |
| Экологиялық тест | Вакуумды модельдеу, батыру, ылғалдылық және т.б. | N/A | |
| EV Li{0}}ion батареясының қауіпсіздігі (6-2-кесте) | Діріл | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 1. Көлікті орнату талаптарын және GB/T 2423.43-2008, діріл үстеліне орнатуды қараңыз. 3 бағытта сынау ($Y \\ - X \\ - Z $). Процедураның мәні GB/T 2423.56-2018. 2. Төменгі өлшемді қондырғылар үшін GB/T 31467.3-2015. 3. 7.1.1.2 тармағына сәйкес сынақ параметрлері сынақ уақыты әр бағыт үшін $2\\text{h}$ ($0,5\\text{h}$ дейін азайтуға болады). $2\\text{h}$ бақылауға $30 кезінде немесе одан кейін рұқсат етіледі\\text{min}$. 4. Бақылау бірлігінің ең аз күйін (кернеу, кедергі, температура) бақылаңыз. 5. Сынақ кезінде $2\\text{h}$ бақылаңыз. 6.Электрондық құрылғылар үшін:мен. Алдыңғы-орнатылған: GB/T 31467.3-2015 жылы 7.1.1.2.1 бойынша сынақ. Басқа орындар: GB/T 28046.3-2011 үшін сынақ. $2\\text{h}$ $Z$ осінің әртүрлі бағыттарында. Бүйірлік объектілер: қозу режимі жүргізілді. ii. ГБ/Т 28046.1-2011 үшін $3,2$ режимінде жұмыс жасаңыз. | Батарея жинағы немесе жүйе: Ең аз бақылау блогында кернеудің төмендеуі болмауы керек ($< 0.5\text{V}$), 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. |
| Механикалық соққы | 1. Test Object: Battery Pack or System. 2. Refer to 7.2 Shock $25\\text{g}\\text{-}15\\text{ms}$ half-sine pulse in GB/T 31467.3-2015, $3$ shocks in $Y$-axis direction, observe $2\\text{h}$. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Түсіру | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе Жүйе . 2. $1\\text{m}$-дан қатты жерге ең ықтимал құлау бағытында (әйтпесе, ең тұрақты құлау бағыты, $X$-ось сынағы), $2\\text{h}$ ескеріңіз. | Разряд тогы құлпы, кернеудің жоғарылауы немесе ағып кету, сыртқы корпустың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Ауыстыру | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 2. GB/T 31467.3-2015 ж. 7.3.2 нұсқасын қараңыз: $90\\text{ градус }$ еңкейту үшін $6\\text{h}$, содан кейін $90\\text{ градус }$ қадамдар, $1\\text {3 дәрежелі айналдыруды ұстаңыз. тоқтады. $2\\text{h}$. 3. $360\\text{ градус }$ $X$-осінің айналасында $6\\text{ градус }/\\text{s}$, содан кейін $90\\text{ градус }$ өсіммен бұраңыз, $1\\text{h}$$ әрқайсысын ұстаңыз, ${360 градусқа бұрыңыз. $2\\text{h}$. 4. $360\\text{ градус }$ $Y$-осінің айналасында $6\\text{ градус }/\\text{s}$, содан кейін $90\\text{ градус }$ қадаммен бұрыңыз, $1\\text{h}$ әрқайсысын ұстап тұрыңыз, $360\\text{дәрежесі тоқтатылды}. $2\\text{h}$ қараңыз. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс болмайды, сенімді қосылымды қамтамасыз етіңіз. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Максималды градиент | 1. Сынақ нысаны: батарея жинағы немесе жүйе. 2. арбаға көлденең орнатылған. SAE J2380 немесе GB/T 31467.3-2015 ($X$-осі $5\\text{s}$ бойымен, $Y$-$5\\text{s}$) осі бойымен көлденеңінен $5\\text{s}$) SAE J2380 немесе GB/T 31467.3 -} 7-кестенің 3-суретінде көрсетілген импульсты $$ көлденең бағытта қайталаңыз $2\\text{h}$. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Ұнтақтау | 1. Test Object: Battery Pack or System. 2. Crush conditions: ① Crushing surface: $12.5\text{mm}$ diameter semi-cylinder, length $>$ ені. ② Бағыт: $X$-ось, $Y$-ось. ③ Күш: Бастапқы $200\\text{kN}$ немесе $30\\%$ деформациясында тоқтаңыз. ④ $1\\text{h}$ ескеріңіз. ⑤ $10\\text{min}$ ұстап тұрыңыз. | Ағып кету, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. Өрт немесе жарылыс жоқ (екінші талаптар жиынтығы үшін). | |
| Температура соққысы | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе Жүйе. 2. Ауыспалы температура $(-40\\pm2)\\text{ градус }$, макс $30\\text{min}$ шектерде ұзақтығы. $6\\text{h}$, $5$ циклдары үшін әр шектен шықпаңыз. Бөлме температурасында $2\\text{h}$ сақтаңыз. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Ылғалды жылу циклі | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 2. GB/T 2423.4-2018 $Db$ ылғалды қыздыру циклдарын сынау. 4-сурет GB/T 31467.3-2015 ($80\\text{grade }$ max temp), $5$ циклдері. Бөлме температурасында $2\\text{h}$ сақтаңыз. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ $30\\text{min}$ шегінде сынақтан кейін. | |
| Теңіз суына батыру | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 2. жалғанған сыммен сенімді түрде бекітілген, нақты тасымалдау қашықтығына $2\\text{h}$ үшін $3,5\\%$ NaCl ерітіндісіне (теңіз суына) батырыңыз. Гидравликалық клапан пішіні арқылы тоқтатыңыз. | Өрт немесе жарылыс жоқ. | |
| Сыртқы өрт | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 2. GB/T 31467.3-2015 нұсқасындағы 7.10 Сыртқы өрт бөлімін қараңыз. | Өрт немесе жарылыс жоқ. Жалын пайда болса, өрт көзі жойылғаннан кейін $2\\text{min}$ ішінде сөндіру керек. | |
| Тұз спрейі | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе жүйе. 2. GB/T 31467.3-2015 нұсқасындағы 7.11 Тұз спрейін қараңыз. | Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. | |
| Биік биіктік | 1. Сынақ нысаны: Батарея жинағы немесе Жүйе . 2. Биіктігі $4000\\text{m}$ немесе балама қысым, бөлме температурасы. 3. Сынақ ортасында 7.12.2 ГБ/Т 31467.3-2015 үшін $5\\text{h}$ сақталады, содан кейін $1\\text {$C шамасында зарядсызданады $400\\text{A}$) немесе үзу. $2\\text{h}$ қараңыз. | Разряд тогы құлпы, кернеудің жоғарылауы немесе ағып кету, сыртқы корпустың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Температурадан жоғары-қорғау | 1. Сынақ нысаны: Батарея жүйесі. 2. GB/T 31467.3-2015 стандартындағы 7.13 -шамадан тыс температурадан қорғауды қараңыз. | BMS жұмыс істеуі керек. Газдың ағуы, сыртқы корпустың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Қысқа тұйықталудан қорғау | 1. Сынақ нысаны: Батарея жүйесі. 2. GB/T 31467.3-2015 нұсқасындағы 7.14 Қысқа тұйықталудан қорғау бөлімін қараңыз. | Қорғау құрылғысы жұмыс істеуі керек. Ағып кету, сыртқы қаптаманың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Артық зарядтан қорғау | 1. Сынақ нысаны: Батарея жүйесі. 2. GB/T 31467.3-2015 нұсқасындағы 7.15 Шамадан тыс зарядтаудан қорғау бөлімін қараңыз. | BMS жұмыс істеуі керек. Газдың ағуы, сыртқы корпустың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Шамадан тыс-разрядтан қорғау | 1. Сынақ нысаны: Батарея жүйесі. 2. GB/T 31467.3-2015 нұсқасындағы 7.16 -артық зарядсызданудан қорғау бөлімін қараңыз. | BMS жұмыс істеуі керек. Газдың ағуы, сыртқы корпустың жарылуы, өрт немесе жарылыс жоқ. Сынақтан кейін оқшаулау кедергісі $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. |
Ескертпе: 6-2-кесте негізінен GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018 және GB/T 28046.1-2011 нұсқаларына сілтеме жасайды.
