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想知道电动汽车电池好不好,都需要做哪些测试? [复制链接]

如今,电动汽车(EV)的需求在不断增长,制造商们正在开发更廉价的车型。在设计电动汽车电池或电池管理系统(BMS)时,最重要的因素是安全性。通过严格的监管和认证,并通过测试来确保安全是消费者和厂商的共同追求。

 

在本文中,我们将对电动汽车电池系统的电池标准测试的涵盖因素进行了解。

 

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电动汽车电池需要经过彻底的测试,并确保其足够安全,才可用于商业用途。

 

我们为什么要进行电动汽车电池测试?

 

汽车也算是一只“电老虎”,所以只有高功率密度的电池技术才能满足它的食量,因为汽车需要每天使用,电池就要必须频繁充电。然而,它们更大的能量储存能力(由于使用活性金属)意味着,如果它们失效,其破坏性会更大。

 

锂电池一旦发生故障,就会释放大量氢气,内部短路所产生的强烈热量将会点燃氢气,它会变成一个很危险的火焰喷射器。由于汽车在碰撞中也有损坏的风险,因此电池必须包含多种安全机制,以确保在任何情况下它都不会着火。

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电动汽车测试参数

 

与任何工程项目一样,第一步是要了解产品所期望的生存环境。那么电池方面需要考虑哪些因素呢?

 

机械

 

在汽车工业中,由于车轮的不断运动,以及汽车可能接触到的不平表面,所产生的应力和影响是非常严重的。因此,电池系统必须能够长时间处理这些强烈的振动。汽车碰撞也是一大威胁,我们要求任何经历过这些考验的电池系统必须能够幸存甚至完好无损。对电池系统施加的任何冲击或压力都不能引起火灾或泄漏爆炸性气体,这是至关重要的。

 

温度

 

虽然电动汽车没有发动机,但电池产生的大电流会导致温度升高。然而,这些电池也可以在非常低的温度下使用,这取决于车辆的使用地点。温度波动可能每天都在发生,寒冷的夜晚和炎热的白天会出现频繁的热应力,这需要加以考虑。如果车辆被留在太阳底下而没有使用,设计师还需要考虑不间断的自动冷却系统。

 

 

在正常情况下,设计师通过确定从电池到电机的电流消耗大小,来确定电缆尺寸和保险丝设置。然而,还需要考虑其他对电池产生影响的因素。例如,电池在充放电期间电压的变化率会导致过热。另一个要考虑的因素是电网故障期间电源的电压尖峰,电源电压峰值会对电池系统造成严重的损坏。

 

别以为你买的是新电池就不需要检测

 

即使是新买的电动车或者新的电池我们也需要进行泄漏检测。随着电动和混合动力电动汽车数量的增加,电池组件的质量将成为汽车制造商及其供应商的一个关键问题。对BEV和PHEV电池和电动机的物理完整性的要求尤为严格。

 

制造商和供应商可以使用简单的泄漏检测方法。包括单个电池单元的氦气真空测试;或最终组装后的冷却和气密性泄漏检测。

 

汽车行业标准通常要求电池在10,000次充电循环后保持80%或更高的存储容量。电解液不得从电池中泄漏,水分不能进入电池。厂商要保证每个电池必须是气密的。如果不是这种情况,长久以往会降低电池电量,而且大气湿度的渗透也会破坏不正确封闭的电池单元。结果可能是灾难性的。

 

测试类型

 

目前有许多由监管机构制定的电动汽车标准。ISO已经发布了超过40个标准,涵盖了从单个组件到V2X协议的安全级别。UL (Underwriter Laboratories)是另一个提出电池测试法规的监管机构,其中包括UL 2580,该法规关注电动汽车电池的安全性,并制定了电池必须能够容忍广泛滥用的要求。

 

虽然有很多标准和监管机构,他们的目的都是一样的——致力于确保电动汽车电池能够承受各种可能导致安全问题的环境和条件。

 

这些条件包括:

  • 标准热试验-在不同温度下的储存
  • 热滥用-耐突然高温
  • 失热冷却-耐受缺乏冷却
  • 机械振动-经得起车辆振动
  • 机械抗冲击-耐突然冲击
  • 机械冲击和粉碎-测量电池将如何应对被粉碎在碰撞
  • 机械穿透-能够被穿透(例如,短单元)
  • 电气短路-手柄短路
  • 过充-过充不会对电池造成损坏或导致故障
  • 电力放电-确定快速放电是否通过气体积聚等造成损害。
  • 电磁兼容性敏感性-耐电磁干扰源
  • 高压保护-保护从突然的高压
  • 电气关闭完整性-确保关闭分离器正常工作
  • 不平衡充电-确保电池在不平衡充电时是安全的
  • 环境-海拔,湿度,火灾
  • 水浸-确保电池在水浸期间不会漏电

 

动力电池的续航挑战

 

天气对车辆的续航里程有不小的影响,寒冷的冬季,因为没有来自发动机的废热可以利用,要使用直接电阻加热来加热座舱;炎热的夏天,使用空调也会严重影响续航里程;堵车也是电动汽车最怕出现的情况。很多人不愿意购买电动汽车都是考虑到车辆的续航能力问题,从长远来看,要提振消费者信心,消除电动汽车大规模接受的最大障碍——续航焦虑仍是关键。

 

虽然近年来电池技术一直在改进,但无论是目前电动汽车采用的三元聚合物锂电池(Li(NiCoMn)),还是 磷酸铁锂电池(LFP),在低温环境下都会出现性能可见的衰减。这主要是电池活性下降导致充放电性能打折所致。

 

此外,纯电动汽车最核心的部件就是电池,如今买完车,除非一些电池终身质保的车辆,大多数车主都担心电池过早终结,毕竟换一个电池价值不菲,一旦电池坏掉,车子也就不用修了。美国加州大学河滨分校(UCR)的工程师发表的一项新的研究表明,商用大功率快速充电桩有一个致命的弱点,会使电动汽车电池受到高温和电阻的影响,仅25个快速充电周期就会令其过早“死掉”。发生化学损伤的电动汽车电池可能会毁了整辆车。

 

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7000节电池,每个电池都需要控温和防止短路,的确是个挑战

 

电芯和电池必须全面测试

 

电动交通对电芯和电池提出了更高的需求,如提升性能、提高续航里程、降低成本,要求电芯和电池必须具有高品质,并能满足功率和能量密度、安全性、耐用性等要求;而厂商要想在市场上立足,成本也必须优化。出于这些原因,工程师必须对其全面测试,以确保设计和生产成功达标。

 

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未来还有哪些新测试?

 

在未来即将实施的新国标中,取消了原有的电池单体穿刺试验(毕竟作为商品车,这种情况的发生几率几乎没有),而根据实际情况,新增了一系列诸如热扩散等试验。

 

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结论

 

制定标准不仅要确保设计适用于通用的兼容硬件和软件解决方案,而且还要确保它们达到最低的安全水平。与发动机/燃料系统相比,电池系统更容易出现故障和损坏,因为它们对冲击、振动、温度波动和穿透非常敏感。因此,当你使用电池系统时,必须遵循严格的标准,以确保即使在最恶劣的情况下也能保持安全。来源>>

 

你还知道哪些测试?欢迎补充讨论!

此帖出自汽车电子论坛

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