Цахилгаан батерейг шалгах үндсэн зарчим, аргууд юу вэ?
Эрчим хүчний батерейг шалгах үндсэн зарчим, арга
Химийн тэжээлийн эх үүсвэрийн үндсэн цахилгаан химийн шинж чанарууд нь хүчин чадал, хүчдэл, дотоод эсэргүүцэл, өөрөө{0}} цэнэггүйдэл, хадгалах чадвар, өндөр ба бага температурын гүйцэтгэл гэх мэт орно. Хоёрдогч химийн тэжээлийн эх үүсвэрийн хувьд цахилгаан батерейнууд нь цэнэглэх ба цэнэггүйдэл, мөчлөгийн гүйцэтгэл, дотоод даралт гэх мэтийг агуулдаг. Иймээс нэг тэжээлийн батерейны гүйцэтгэлийн туршилтын үндсэн агуулгад: цэнэглэх, цэнэггүй болгох, цэнэггүй болгох хүчин чадлын туршилт, өндөр цэнэгийн температурын гүйцэтгэлийн туршилт, цэнэгийн гүйдлийн гүйцэтгэлийн туршилт, цэнэгийн өндөр температурын гүйцэтгэлийн туршилт орно. туршилт, эрчим хүч болон тусгай эрчим хүчний туршилт, хүч болон тусгай чадлын туршилт, хадгалах гүйцэтгэл болон өөрөө{3}} цэнэггүйдэл шалгах туршилт, ашиглалтын туршилт, дотоод эсэргүүцлийн туршилт, дотоод даралтын туршилт, аюулгүй байдлын туршилт гэх мэт.
Тээврийн хэрэгслийн бодит хэрэглээний үүднээс авч үзвэл цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд туршилтын объект болох цахилгаан батерейны багцыг ашиглан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээнд тохирсон хэд хэдэн туршилтыг хийж байна: статик хүчин чадал илрүүлэх, динамик багтаамж илрүүлэх, чимээгүй байдлын туршилт, асаах чадавхийн туршилт, хурдан цэнэглэх чадварын туршилт, мөчлөгийн ашиглалтын туршилт, аюулгүй байдлын туршилт, батерейны чичиргээний туршилт, оргил эрчим хүчийг илрүүлэх, хамгийн их цэнэгийн туршилт, хэсэгчилсэн цэнэгийн туршилт гэх мэт.
(1) Статик чадавхийг илрүүлэх Энэхүү туршилтын гол зорилго нь тээврийн хэрэгсэл бодит ашиглалтад байх үед цахилгаан батерей нь хангалттай цэнэгтэй, эрчим хүч ихтэй, мөн урьдчилан тогтоосон янз бүрийн цэнэгийн цэнэгийн хэмжээ, температурт хэвийн ажиллах чадвартай эсэхийг тодорхойлох явдал юм. Туршилтын гол арга нь тогтмол температурын нөхцөлд удаан цэнэггүй алдалтын туршилт бөгөөд цахилгаан батерейны хүчдэл тогтоосон утга руу буурах эсвэл цахилгаан батерейны багц дахь нэг эсийн тууштай байдал (хүчдэлийн зөрүү) тогтоосон утгад хүрэх үед цэнэг алдалтыг зогсооно.
(2) Динамик чадавхийг илрүүлэхЦахилгаан тээврийн хэрэгслийн ашиглалтын явцад цахилгаан батерейны ажлын температур ба цэнэгийн хурд нь динамик байдаг. Энэхүү туршилт нь үндсэндээ динамик цэнэггүй байдлын нөхцөлд эрчим хүчний батерейны чадавхийг илрүүлдэг бөгөөд энэ нь янз бүрийн температур, цэнэгийн хурд дахь эрчим хүч, хүчин чадалд голчлон тусгагдсан байдаг. Туршилтын гол арга нь урьдчилан тодорхойлсон гүйдлийн профайл эсвэл тээврийн хэрэгслийн хэрэглээнээс цуглуулсан одоогийн профайлыг ашиглан цахилгаан батерейны цэнэгийн гүйцэтгэлийн туршилтыг хийх явдал юм. Туршилтын төгсгөлийн нөхцөлийг туршилтын нөхцөл, тэжээлийн батерейны шинж чанарт тохируулан тохируулдаг боловч үндсэндээ тодорхой утга хүртэл хүчдэл буурах стандартыг дагаж мөрддөг. Энэ арга нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээний бодит хэрэгцээг илүү шууд бөгөөд үнэн зөв тусгаж чадна.
(3) Чимээгүй тестЭнэхүү туршилтын зорилго нь тодорхой хугацаанд ашиглаагүй үед цахилгаан батерейны хүчин чадлын алдагдлыг илрүүлэх бөгөөд энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийг тодорхой хугацаанд жолооддоггүй, батарейг нь нээлттэй орхисон-нөхцөл байдлыг загварчлахад ашигладаг. Тайвширсан туршилтыг мөн-өөрийгөө цэнэглэх болон хадгалах гүйцэтгэлийн туршилт гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь батерейг нээлттэй хэлхээний-хүлээнд байх үед хүрээлэн буй орчны тодорхой нөхцөлд хадгалсан цэнэгээ хадгалах чадварыг илэрхийлдэг.
(4) Эрчим хүчний туршилтыг эхлүүлж байна Машины гарааны хүч харьцангуй их байдаг тул өөр өөр температурын нөхцөлд машины асаалтад дасан зохицохын тулд бага температурт ($−18\\text{ градус }$) болон өндөр температурт ($50\\text{ градус }$) цахилгаан батерей дээр асаах чадлын туршилтыг хийдэг. Энэхүү туршилтыг тасалгааны температурт хэмжихээс гадна янз бүрийн цэнэгийн үед батерейны цэнэггүй болгох чадварыг тодорхойлохын тулд ерөнхийдөө SOC-ийн утгаар тохируулдаг. Нийтлэг туршилтууд нь $90\\%$, $50\\%$, $20\\%$ SOC-д хийгдсэн эрчим хүчний туршилтууд юм.
(5) Хурдан цэнэглэх чадварын туршилтЭнэхүү туршилтын зорилго нь батерейны өндөр хурдтай цэнэглэх туршилтыг{0}}хийх замаар батерейг хурдан цэнэглэх чадварыг шалгах, түүний үр ашиг, дулаан үүсгэх болон бусад шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг шалгах явдал юм. Шуурхай цэнэглэхийн тулд USABC стандарт нь батерейны SOC-ийг $15\\text{min}$ дотор $40\\%$-аас $80\\%$ хүртэл сэргээх зорилготой. Одоогийн байдлаар Японы CHAdeMO холбооноос тогтоосон стандартын дагуу цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батарейг ойролцоогоор $10\\text{min}$-оор цэнэглэх нь тухайн тээврийн хэрэгслийн 50$\\text{km}$ замыг туулах баталгаа болдог; $30\\text{min}$-с дээш үнээр цэнэглэх нь тээврийн хэрэгсэл $100\\text{km}$ явах баталгаа болно.
(6) Циклийн амьдралын туршилтЗайны ашиглалтын хугацаа нь батерейг ашиглах эдийн засгийн үр ашигтай байдалд шууд нөлөөлдөг. Батерейны бодит хүчин чадал нь анхны хүчин чадал эсвэл нэрлэсэн хүчин чадлаасаа 80\\%$-аас бага байвал цахилгаан батерейны ашиглалтын хугацаа дууссан гэж үзнэ. Энэ туршилтанд ашигласан гол арга нь тодорхой нөхцлөөр цэнэглэх, цэнэггүй болгох циклийг гүйцэтгэх бөгөөд мөчлөгийн тоог амьдралынхаа индекс болгон ашиглах явдал юм. Цахилгаан батерейны ашиглалтын туршилтын хугацаа харьцангуй урт байдаг тул туршилт нь ерөнхийдөө хэдэн сар, бүр нэг жил үргэлжилдэг. Тиймээс практик үйл ажиллагаанд туршилтын мөчлөгийн тоог тодорхойлох, хүчин чадлын доройтлыг хэмжих, дараа нь эдгээр өгөгдөлд үндэслэн шугаман экстраполяци хийх аргыг ихэвчлэн туршилтанд ашигладаг. Судалгааны хүрээнд батерейны ашиглалтын хугацааг богиносгохын тулд туршилтын температур, цэнэглэх / цэнэгийн хэмжээг нэмэгдүүлэх замаар батерейны хөгшрөлтийг хурдасгах судалгаа хийгдэж байна.
(7) Аюулгүй байдлын туршилтБатерейны аюулгүй байдлын үзүүлэлт нь хадгалах батерейг хадгалах, ашиглахаас үүдэн хүмүүс болон тоног төхөөрөмжид учирч болзошгүй хохирлын үнэлгээг хэлнэ. Ялангуяа батерейг буруугаар ашиглах үед тодорхой эрчим хүчний оролт нь батерейны дотоод бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд их хэмжээний дулаан үүсгэдэг физик эсвэл химийн урвалд ороход хүргэдэг. Хэрэв дулааныг цаг тухайд нь арилгах боломжгүй бол энэ нь батерейны дулааны алдагдалд хүргэж болзошгүй юм. Дулааны гүйлт нь батерейг томруулж, шатамхай хий үүсгэх, хагарах, хагарах, гал түймэр дагалдаж, аюулгүй байдлын осолд хүргэдэг. Химийн олон эрчим хүчний эх үүсвэрийн дунд лити{4}}ион батерейны аюулгүй байдал онцгой чухал байдаг. Цахилгаан батерейны аюулгүй байдлын туршилтын нийтлэг зүйлсийг Хүснэгт 6-1-д үзүүлэв.
Хүснэгт 6-1 Цахилгаан батерейны аюулгүй байдлын туршилтын нийтлэг зүйлүүд
| Ангилал | Туршилтын үндсэн аргууд |
| Цахилгааны гүйцэтгэлийн туршилт | Хэт цэнэг, хэт цэнэг{0}}, гадаад богино холболт, халуун ялгадас гэх мэт. |
| Механик туршилт | Чөлөөт уналт, цохилт, шахалт, чичиргээ, шахалт гэх мэт. |
| Дулааны туршилт | Шатаах, дулааны дүрслэл, дулааны цохилт, температурын хэлбэлзэл гэх мэт. |
| Байгаль орчны туршилт | Вакуум симуляци, усанд дүрэх, чийгшил гэх мэт. |
(8) Зайны чичиргээний туршилтЭнэхүү туршилтын зорилго нь замаас үүдэлтэй байнга чичиргээ, цочрол нь цахилгаан батерей болон цахилгаан батерейны ашиглалтын хугацаа, ашиглалтад үзүүлэх нөлөөллийг илрүүлэхэд оршино. Зайны чичиргээний туршилт нь голчлон цахилгаан батерейны чичиргээний бат бөх чанарыг шалгадаг бөгөөд үүнийг цахилгаан батерейны (багц) бүтцийн дизайныг сайжруулахад чиглүүлэх үндэс болгон ашигладаг. Чичиргээний туршилтанд хоёр төрлийн чичиргээ байдаг: синусоид чичиргээ эсвэл санамсаргүй чичиргээ. Цахилгаан батерейг ихэвчлэн тээврийн хэрэгсэлд ашигладаг тул батерейны бодит үйл ажиллагааны нөхцөлийг илүү сайн загварчлахын тулд санамсаргүй чичиргээг ихэвчлэн ашигладаг.
Дээрх нь цахилгаан батерейг (багц) турших ерөнхий шаардлага юм. Туршилтын тодорхой параметр, шаардлага нь цахилгаан батерейны төрлөөс хамаарч өөр өөр байх болно. Хүснэгт 6-2-д цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд ашигладаг лити-ион батерей болон системийн аюулгүй ажиллагааны гүйцэтгэлийн шаардлага, туршилтын аргуудыг харуулав.
Хүснэгт 6-2 Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл дэх лити-ион батерейны багц болон системийн аюулгүй ажиллагааны гүйцэтгэлийн шаардлага ба туршилтын арга
| Зүйл | Ангилал | Туршилтын арга | Аюулгүй байдлын шаардлага |
| Аюулгүй байдлын нийтлэг туршилт (Хүснэгт 6-1) | Цахилгааны гүйцэтгэлийн туршилт | Хэт цэнэг, хэт цэнэг{0}}, гадаад богино холболт, халуун ялгадас гэх мэт. | N/A |
| Механик туршилт | Чөлөөт уналт, цохилт, шахалт, чичиргээ, шахалт гэх мэт. | N/A | |
| Дулааны туршилт | Шатаах, дулааны дүрслэл, дулааны цохилт, температурын хэлбэлзэл гэх мэт. | N/A | |
| Байгаль орчны туршилт | Вакуум симуляци, усанд дүрэх, чийгшил гэх мэт. | N/A | |
| EV Li{0}}ion батерейны аюулгүй байдал (Хүснэгт 6-2) | Чичиргээ | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 1. Автомашины угсралтын шаардлага болон GB/T 2423.43-2008, чичиргээний ширээн дээр суулгана уу. Туршилтыг 3 чиглэлд хийнэ ($Y \\to X \\to Z$). Процедур нь GB/T-д хамаарна 2423.56-2018. 2. Доод биетэй суулгацын хувьд GB/T 31467.3-2015. 3.-д 7.1.1.2-ын дагуу туршилтын параметрүүдийг шалгах хугацаа нь нэг чиглэлд $2\\text{h}$ байна ($0.5\\text{h}$ хүртэл багасгаж болно). $2\\text{h}$ ажиглалтыг 30$-ын үед болон дараа нь зөвшөөрнө\\text{min}${15}} Хяналтын нэгжийн хамгийн бага төлөвийг (хүчдэл, эсэргүүцэл, температур) хянах. 5. Туршилтын явцад $2\\text{h}$-г ажиглах. 6.Цахим төхөөрөмжийн хувьд:би. Урд-холбогдсон: GB/T 31467.3-2015 онд 7.1.1.2.1-д зориулсан туршилт. Бусад байршил: GB/T 28046.3-2011 стандартын туршилт. $2\\text{h}$ өөр өөр $Z$-тэнхлэгийн чиглэлд. Хажуугийн объектууд: өдөөх горимыг явуулсан. ii. GB/T 28046.1-2011 тутамд $3.2$ горимоор ажиллана. | Батерей эсвэл систем нь: Хамгийн бага хяналтын нэгжид ($< 0.5\text{V}$), 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. |
| Механик цочрол | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. 7.2 Шок $25\\text{g}\\text{-}15\\text{ms}$ хагас-синусын импульс GB/T 31467.3-2015, $3$-ийн цохилт $Y$t-h{2} чиглэлд харагдана. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Тусгаарлалтын эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Унах | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. $1\\text{m}$-аас хатуу газар руу унах хамгийн их магадлалтай чиглэлд (өөрөөр хэлбэл хамгийн тогтвортой уналтын чиглэл, $X$-тэнхлэгийн туршилт) $2\\text{h}$-г ажиглаарай. | Цэнэглэх гүйдлийн түгжээ, хүчдэлийн өсөлт, алдагдал, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Rollover | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. GB/T 31467.3-2015 оны 7.3.2-ыг үзнэ үү: $90\\text{ градус }$ хазайлт $6\\text{h}$, дараа нь $90\\text{ градус }$ өсөлт, $1\\text {3 градусаар эргүүлэх тус бүрийг барина уу}$text{3 зогссон. $2\\text{h}$. 3. $360\\text{-тэнхлэгийг $6\\text{ градус }/\\text{s}$ орчимд $360\\text{ градус }$ эргүүлж, дараа нь $90\\text{ градус }$ алхаж, $1\\text{h}$ тус бүрийг барина, ${360$ эргүүлнэ. $2\\text{h}$. 4. $360\\text{ градус }$-г $Y$-тэнхлэгийн эргэн тойронд $6\\text{ градус }/\\text{s}$, дараа нь $90\\text{ градус }$ алхалттайгаар эргүүлж, $1\\text{h}$ тус бүрийг барина, $360\\текстийг {h}$ эргүүлж {зогно}}. $2\\text{h}$-г ажиглаарай. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй, найдвартай холболтыг хадгална. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Хамгийн их градиент | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. Тэргэнцэр дээр хэвтээ байдлаар суурилуулсан. SAE J2380 эсвэл GB/T 31467.3-2015 ($X$-тэнхлэгийн $5\\text{s}$, $Y$-тэнхлэгийн $5\\text{s}$) дагуу SAE J2380 эсвэл GB/T 31467.3-2015-ийн Хүснэгт 7-ын 3-р зурагт заасан импульсийг хэвтээ)$-ийн чиглэлд давтана. $2\\text{h}$. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Бутлах | 1. Test Object: Battery Pack or System. 2. Crush conditions: ① Crushing surface: $12.5\text{mm}$ diameter semi-cylinder, length $>$ өргөн. ② Чиглэл: $X$-тэнхлэг, $Y$-тэнхлэг. ③ Хүч: Анхны $200\\text{kN}$ эсвэл $30\\%$ деформацид зогсоно. ④ $1\\text{h}$-г ажигла. ⑤ $10\\text{min}$-г барина уу. | Нэвчилт, гал, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. Гал, дэлбэрэлт байхгүй (хоёр дахь багц шаардлагын хувьд). | |
| Температурын цохилт | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. Хувьсах температур $(-40\\pm2)\\text{ градус }$, дээд тал нь $30\\text{min}$ үргэлжлэх хугацаа. $6\\text{h}$, $5$ мөчлөгийн турш туйлшрал бүрийг барь. Өрөөний температурт $2\\text{h}$-г ажиглаарай. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Чийгтэй дулааны мөчлөг | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. GB/T 2423.4-2018 Туршилтын $Db$ чийгтэй дулааны циклийг үзнэ үү. Зураг 4 GB/T 31467.3-2015 ($80\\text{grade }$ max temp), $5$ цикл. Өрөөний температурт $2\\text{h}$-г ажиглаарай. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$ $30\\text{min}$ дотор байна. | |
| Далайн усанд дүрэх | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. Холбогдсон утсанд найдвартай бэхлэгдсэн, тээвэрлэлтийн зайд $2\\text{h}$ зайд $3.5\\%$ NaCl уусмалд (далайн ус) дүрнэ. Гидравлик хавхлагын хэлбэрээр түдгэлзүүлэх. | Гал, дэлбэрэлт байхгүй. | |
| Гадаад гал | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. GB/T 31467.3-2015 дахь 7.10 Гадаад галаас үзнэ үү. | Гал, дэлбэрэлт байхгүй. Хэрэв дөл гарсан бол галын эх үүсвэрийг зайлуулсны дараа $2\\text{min}$ дотор унтраах ёстой. | |
| Давс шүрших | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. GB/T 31467.3-2015 дэх 7.11 Давс шүршигчийг үзнэ үү. | Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. | |
| Өндөрт | 1. Туршилтын объект: Зайны багц эсвэл систем. 2. Өндөр $4000\\text{m}$ буюу түүнтэй тэнцэх даралт, өрөөний температур. 3. Туршилтын орчинд 2015 оны 7.12.2 GB/T 31467.3- тутамд $5\\text{h}$-р хадгалагдаж, дараа нь цэнэггүй болсон {$1\\text{} $400\\text{A}$) эсвэл таслах. $2\\text{h}$-г ажиглаарай. | Цэнэглэх гүйдлийн түгжээ, хүчдэлийн өсөлт, алдагдал, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Хэт -температурын хамгаалалт | 1. Туршилтын объект: Зайны систем. 2. GB/T 31467.3-2015 стандартын 7.13-хэт температурын хамгаалалтыг үзнэ үү. | BMS ажиллах ёстой. Хий алдагдахгүй, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Богино залгааны хамгаалалт | 1. Туршилтын объект: Зайны систем. 2. GB/T 31467.3-2015 стандартын 7.14 Богино холболтын хамгаалалтыг үзнэ үү. | Хамгаалалтын төхөөрөмж ажиллах ёстой. Нэвчилт, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Хэт цэнэгийн хамгаалалт | 1. Туршилтын объект: Зайны систем. 2. GB/T 31467.3-2015 стандартын 7.15 Хэт цэнэгийн хамгаалалтыг үзнэ үү. | BMS ажиллах ёстой. Хий алдагдахгүй, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. | |
| Хэт-цэнэглэхээс хамгаалах | 1. Туршилтын объект: Зайны систем. 2. GB/T 31467.3-2015 стандартын 7.16{3}}цэнэглэхээс хамгаалах хамгаалалтыг үзнэ үү. | BMS ажиллах ёстой. Хий алдагдахгүй, гадна бүрхүүлийн хагарал, гал түймэр, дэлбэрэлт байхгүй. Туршилтын дараа тусгаарлагчийн эсэргүүцэл $\\ge 100\\text{Ω}/\\text{V}$. |
Тайлбар: Хүснэгт 6-2-т GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018, GB/T 28046.1-2011-ыг голчлон дурдсан болно.
