Hver eru helstu prófunarreglur og aðferðir fyrir rafhlöður?

Hver eru helstu prófunarreglur og aðferðir fyrir rafhlöður?

Grunnreglur og aðferðir við rafhlöðuprófun

Grundvallar rafefnafræðilegir eiginleikar efnaaflgjafa eru afkastagetu, spenna, innra viðnám, sjálf-afhleðsla, geymsluafköst, há- og lághitaafköst o.s.frv. Sem dæmigerður annar efnaaflgjafi innihalda rafhlöður einnig hleðslu- og afhleðsluafköst, hringrásarafköst, innri þrýsting o.s.frv. Helstu afkastaprófunarinnihald einnar rafhlöðuaflgjafa er meðal annars: hleðslu- og afhleðsluafköst, prófun á hleðslu og afhleðslu, háan afköst, hleðslugetu og háan afköst, afhleðslugetu og háan afköst. orku- og sérorkuprófun, afl- og sértæka orkuprófun, geymsluafköst og sjálf-afhleðsluprófun, líftímaprófun, innri viðnámsprófun, innri þrýstingsprófun og öryggisprófun o.s.frv.

Frá sjónarhóli raunverulegrar notkunar ökutækis eru gerðar röð prófana sem henta til notkunar ökutækja með rafhlöðupakkann sem er notaður á rafbíla sem prófunarhlutinn, svo sem: greiningu á kyrrstöðugetu, greiningu á kraftmikilli afkastagetu, kyrrstöðupróf, ræsingarpróf, hraðhleðslugetupróf, líftímapróf, öryggispróf, titringspróf rafgeyma, hámarksaflskynjun, prófun á afköstum að hluta, osfrv.

(1) Uppgötvun truflana Megintilgangur þessarar prófunar er að ákvarða að rafhlöðupakkinn hafi nægilega hleðslu og orku þegar ökutækið er í raunverulegri notkun og getur virkað venjulega við mismunandi fyrirfram ákveðna afhleðsluhraða og hitastig. Aðalprófunaraðferðin er hæg afhleðsluprófun við stöðugt hitastig og losuninni er hætt þegar spenna rafhlöðupakkans fellur niður í ákveðið gildi eða samkvæmni stakra frumna innan rafhlöðupakkans (spennumunur) nær settu gildi.

(2) Dynamic Capacity DetectionMeðan á rafknúnu ökutæki stendur er rekstrarhiti og afhleðsluhraði rafhlöðunnar kraftmikill. Þetta próf greinir aðallega getu rafhlöðupakkans við kraftmikla afhleðsluskilyrði, sem endurspeglast aðallega í orku og getu við mismunandi hitastig og afhleðsluhraða. Aðalprófunaraðferðin er að framkvæma afhleðsluprófun á rafhlöðupakkanum með því að nota fyrirfram ákveðið straumsnið eða straumsnið sem raunverulega er safnað úr notkun ökutækisins. Lokaskilyrði prófsins er stillt í samræmi við prófunarskilyrði og eiginleika rafhlöðunnar, en fylgir í grundvallaratriðum staðlinum um að spennan fari niður í ákveðið gildi. Þessi aðferð getur endurspeglað beint og nákvæmlega raunverulegar notkunarþarfir rafknúinna ökutækja.

(3) KyrrðarprófTilgangur þessarar prófunar er að greina afkastagetu tap rafhlöðupakkans þegar hann er ekki í notkun í nokkurn tíma, sem er notað til að líkja eftir aðstæðum þar sem rafbílnum er ekki ekið í nokkurn tíma og rafhlaðan er skilin eftir opin-hringrás. Kyrrstöðuprófið er einnig þekkt sem sjálf-afhleðslu- og geymslupróf, sem vísar til getu rafhlöðunnar til að viðhalda geymdri hleðslu sinni við ákveðnar umhverfisaðstæður þegar hún er í opnu-rásarástandi.

(4) Startaflpróf Þar sem ræsingarafl bíls er tiltölulega mikið, til að laga sig að ræsingu bílsins við mismunandi hitastig, eru ræsingaraflprófanir gerðar á rafhlöðupakkanum við lágan hita ($−18\\text{ gráðu }$) og háan hita ($50\\text{ gráðu }$). Þetta próf, auk þess að vera mælt við stofuhita, er venjulega einnig stillt með SOC gildi til að ákvarða afhleðslugetu rafhlöðunnar við mismunandi hleðsluástand. Algeng próf eru aflpróf sem gerð eru á $90\\%$, $50\\%$ og $20\\%$ SOC.

(5) HraðhleðslugetuprófunTilgangur þessarar prófunar er að prófa hraðhleðslugetu rafhlöðunnar með því að framkvæma há-hleðslupróf á rafhlöðupakkanum og skoða skilvirkni hennar, hitamyndun og áhrif á aðra eiginleika. Fyrir hraðhleðslu miðar USABC staðallinn að rafhlöðunni SOC endurheimtist frá $40\\%$ til $80\\%$ innan $15\\text{min}$. Eins og er, krefst staðallinn, sem CHAdeMO samtökin í Japan hafa sett, að hleðsla rafhlöðupakka rafgeymisins fyrir um $10\\text{mín}$ geti tryggt að ökutækið ferðast $50\\text{km}$; hleðsla fyrir meira en $30\\text{mín}$ getur tryggt að ökutækið ferðast $100\\text{km}$.

(6) Cycle Life TestLíftími rafhlöðunnar hefur bein áhrif á hagkvæmni rafhlöðunotkunar. Þegar raunveruleg afkastageta rafhlöðunnar er lægri en $80\\%$ af upphaflegri afkastagetu eða nafngetu er talið að rafhlaðan hafi náð endingartíma sínum. Aðalaðferðin sem notuð er í þessu prófi er að framkvæma hleðslu- og afhleðslulotur við ákveðnar aðstæður og nota fjölda lota sem vísitölu lífsins. Þar sem prófunartími rafhlöðunnar er tiltölulega langur, varir prófið yfirleitt í nokkra mánuði eða jafnvel eitt ár. Þess vegna, í hagnýtri notkun, eru oft notaðar aðferðir til að ákvarða fjölda prófunarlota, mæla afkastagetu og framkvæma síðan línulega framreikning byggða á þessum gögnum til að prófa. Á sviði rannsókna, til að stytta prófunartíma rafhlöðunnar, eru einnig gerðar rannsóknir á því að flýta fyrir öldrun rafhlöðunnar með því að auka prófunarhitastigið og hleðslu/hleðsluhraða til að prófa endingu rafhlöðu og rafhlöðupakka.

(7) ÖryggisprófMeð öryggisafköstum rafgeyma er átt við mat á mögulegum skaða á fólki og búnaði sem getur stafað af geymslu og notkun rafgeyma. Sérstaklega þegar rafhlaðan er misnotuð veldur sérstakur orkuinntak að innri efnisefni rafhlöðunnar gangast undir eðlisfræðileg eða efnafræðileg viðbrögð sem mynda mikið magn af hita. Ef ekki er hægt að dreifa hitanum í tæka tíð getur það leitt til þess að rafgeymirinn flæðir út. Hitahlaup getur valdið því að rafhlaðan bungnar út, myndar eldfimt gas, springur, sprungur og fylgir eldi, sem veldur öryggisslysum. Meðal margra efnaaflgjafa er öryggi litíum-jónarafhlöður sérstaklega mikilvægt. Algengar öryggisprófanir fyrir rafhlöður eru sýndar í töflu 6-1.

Tafla 6-1 Algeng öryggisprófunaratriði fyrir rafhlöður

(8) Titringspróf rafhlöðunnarTilgangur þessarar prófunar er að greina áhrif tíðra titrings og högga af völdum vega á frammistöðu og endingu rafhlöðu og rafhlöðupakka. Titringspróf rafhlöðunnar skoðar aðallega titringsþol rafhlöðunnar (pakkans) og notar það sem grunn til að leiðbeina uppbyggingu hönnunar endurbóta rafhlöðunnar (pakkans). Það eru tvenns konar titringur í titringsprófun: sinuslaga titringur eða tilviljunarkenndur titringur. Þar sem rafhlöðupakkar eru aðallega notaðir í ökutækjum er tilviljunarkennd titringur almennt notaður til að líkja betur eftir raunverulegum rekstrarskilyrðum rafhlöðunnar.

Ofangreind eru aðeins nokkrar almennar kröfur til að prófa rafhlöður (pakkningar). Sérstakar breytur og kröfur prófsins eru mismunandi eftir gerð rafhlöðunnar. Tafla 6-2 sýnir kröfur um öryggisafköst og prófunaraðferðir fyrir litíumjónarafhlöðupakka og kerfi sem notuð eru í rafknúnum ökutækjum.

Tafla 6-2 Öryggiskröfur um árangur og prófunaraðferðir fyrir litíumjónarafhlöðupakka og kerfi í rafknúnum ökutækjum

Athugið: Tafla 6-2 vísar aðallega til GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018 og GB/T 28046.1-2011.