Hvad er de grundlæggende testprincipper og -metoder for strømbatterier?

Hvad er de grundlæggende testprincipper og -metoder for strømbatterier?

Grundlæggende principper og metoder til test af strømbatterier

De grundlæggende elektrokemiske egenskaber ved kemiske strømkilder omfatter kapacitet, spænding, intern modstand, selv-afladning, lagerydeevne, høj- og lavtemperaturydeevne osv. Som en typisk sekundær kemisk strømkilde inkluderer strømbatterier også opladnings- og afladningsydelse, cyklusydelse, internt tryk osv. Derfor omfatter det primære præstationstestindhold for en enkelt strømbattericelle: opladnings- og afladningsydelsestest, afladnings-, lav- og afladningsydelsesydelseshastighed, afladnings-, lav- og afladningsydelsesydelseshastighed, afladnings-, lav- og afladningsydeevne. energi- og specifik energitestning, effekt- og specifik effekttestning, lagerydeevne og selv-afladningstestning, levetidstestning, intern modstandstestning, intern tryktestning og sikkerhedstestning osv.

Fra perspektivet af den faktiske køretøjsanvendelse udføres en række tests, der er egnede til køretøjsbrug, med strømbatteripakken anvendt på elektriske køretøjer som testobjekt, såsom: statisk kapacitetsdetektion, dynamisk kapacitetsdetektion, hviletest, starteffekttest, hurtig opladningsevnetest, cykluslevetidstest, sikkerhedstest, batterivibrationstest, spidseffektdetektion, test af delvis afladning af effekt, test af maksimal gradienteffekt, osv.

(1) Detektion af statisk kapacitet Hovedformålet med denne test er at fastslå, at batteripakken har tilstrækkelig opladning og energi, når køretøjet er i faktisk brug, og kan fungere normalt under forskellige forudbestemte afladningshastigheder og temperaturer. Hovedtestmetoden er langsom afladningstest under konstante temperaturforhold, og afladningen afsluttes, når strømbatteripakkens spænding falder til en indstillet værdi, eller konsistensen af ​​de enkelte celler i strømbatteripakken (spændingsforskel) når en indstillet værdi.

(2) Dynamisk kapacitetsdetektionUnder driften af ​​et elektrisk køretøj er driftstemperaturen og afladningshastigheden for strømbatteriet dynamiske. Denne test detekterer hovedsageligt strømbatteripakkens kapacitet under dynamiske afladningsforhold, hvilket hovedsageligt afspejles i energien og kapaciteten ved forskellige temperaturer og afladningshastigheder. Hovedtestmetoden er at udføre afladningsydelsestest af strømbatteripakken ved hjælp af en forudbestemt strømprofil eller en strømprofil, der faktisk er indsamlet fra køretøjets applikation. Testens afslutningstilstand justeres i henhold til testbetingelserne og strømbatteriets egenskaber, men følger grundlæggende standarden for, at spændingen falder til en vis værdi. Denne metode kan mere direkte og præcist afspejle de faktiske anvendelsesbehov for elektriske køretøjer.

(3) Quiescent TestFormålet med denne test er at detektere kapacitetstabet af strømbatteripakken, når den ikke er i brug i en periode, som bruges til at simulere situationen, hvor det elektriske køretøj ikke køres i en periode, og batteriet efterlades åbent-kredsløb. Den hvilende test er også kendt som selv-afladnings- og opbevaringsydelsestesten, som refererer til batteriets evne til at opretholde sin lagrede opladning under visse miljøforhold, når det er i en åben-kredsløbstilstand.

(4) Starteffekttest Da en bils starteffekt er relativt stor, for at tilpasse sig bilens start under forskellige temperaturforhold, udføres starteffekttests på strømbatteripakken ved lav temperatur ($−18\\text{ grad }$) og høj temperatur ($50\\text{ grad }$). Denne test er, udover at blive målt ved stuetemperatur, generelt også indstillet med en SOC-værdi for at bestemme batteriets afladningsevne ved forskellige ladetilstande. Almindelige tests er effekttest udført ved $90\\%$, $50\\%$ og $20\\%$ SOC.

(5) Test af hurtig opladningFormålet med denne test er at teste batteriets hurtige opladningsevne ved at udføre høj-opladningstest på strømbatteripakken og undersøge dets effektivitet, varmeudvikling og indvirkning på andre egenskaber. For hurtig opladning sigter USABC-standarden efter, at batteri-SOC'en gendannes fra $40\\%$ til $80\\%$ inden for $15\\text{min}$. I øjeblikket kræver standarden fastsat af Japans CHAdeMO-forening, at opladning af elbilens batteripakke for omkring $10\\text{min}$ kan garantere, at køretøjet kører $50\\text{km}$; opladning for mere end $30\\text{min}$ kan garantere, at køretøjet kører $100\\text{km}$.

(6) CykluslivstestBatteriets cykluslevetid påvirker direkte den økonomiske levedygtighed af batteribrug. Når batteriets faktiske kapacitet er lavere end $80\\%$ af den oprindelige kapacitet eller nominelle kapacitet, anses strømbatteriet for at have nået slutningen af ​​dets levetid. Den primære metode, der bruges i denne test, er at udføre opladnings- og afladningscyklusser under visse forhold, ved at bruge antallet af cyklusser som indeks for dens levetid. Da testperioden for batterilevetid er relativt lang, varer testen generelt i flere måneder eller endda et år. Derfor, i praktisk drift, bruges metoder til at bestemme antallet af testcyklusser, måle kapacitetsforringelsen og derefter udføre lineær ekstrapolation baseret på disse data ofte til test. Inden for forskningsområdet, for at forkorte testtiden for batterilevetiden, udføres der også undersøgelser af acceleration af batteriældning ved at øge testtemperaturen og opladnings-/afladningshastigheden for at teste levetiden af ​​strømbatterier og strømbatteripakker.

(7) SikkerhedstestBatterisikkerhedsydelse refererer til vurderingen af ​​potentiel skade på mennesker og udstyr, der kan være forårsaget af opbevaring og brug af akkumulatorer. Især når batteriet bliver misbrugt, får specifik energitilførsel de indre bestanddele af batteriet til at gennemgå fysiske eller kemiske reaktioner, der genererer en stor mængde varme. Hvis varmen ikke kan spredes i tide, kan det føre til termisk løb af batteriet. Termisk løb kan få batteriet til at bule, generere brændbar gas, briste, revne og blive ledsaget af brand, hvilket forårsager sikkerhedsulykker. Blandt mange kemiske strømkilder er sikkerheden ved lithium-ion-batterier særlig vigtig. Almindelige sikkerhedstestelementer for strømbatterier er vist i Tabel 6-1.

Tabel 6-1 Almindelige sikkerhedstestelementer for strømbatterier

(8) BatterivibrationstestFormålet med denne test er at opdage indvirkningen af ​​hyppige vibrationer og stød forårsaget af veje på ydeevnen og levetiden af ​​strømbatterier og strømbatteripakker. Batterivibrationstesten undersøger hovedsageligt strømbatteriets (pakke) vibrationsholdbarhed og bruger dette som grundlag for at vejlede den strukturelle designforbedring af strømbatteriet (pakken). Der er to typer vibrationer i vibrationstestning: sinusformet vibration eller tilfældig vibration. Da strømbatteripakker hovedsageligt bruges i køretøjer, anvendes tilfældige vibrationer generelt for bedre at simulere batteriets faktiske driftsforhold.

Ovenstående er blot nogle generelle krav til test af strømbatterier (pakker). De specifikke parametre og krav til testen vil variere afhængigt af typen af ​​strømbatteri. Tabel 6-2 viser sikkerhedskravene til ydeevne og testmetoder for lithium-ion-batteripakker og -systemer, der bruges i elektriske køretøjer.

Tabel 6-2 Sikkerhedskrav til ydeevne og testmetoder for lithium-ion-batteripakker og -systemer i elektriske køretøjer

Bemærk: Tabel 6-2 refererer hovedsageligt til GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018 og GB/T 28046.1-2011.