Параметры тестирования батареи электромобилей

В этой статье обсуждаются различные факторы при проектировании автомобильных аккумуляторных систем в соответствии со стандартами аккумуляторов электромобилей.

Растущий спрос на электромобили (EV) приводит к тому, что производители разрабатывают и выпускают более доступные модели. Наиболее важным фактором при разработке аккумуляторов для электромобилей или систем управления аккумуляторными батареями (BMS) является безопасность. Безопасность коллективно обеспечивается в отрасли посредством строгих нормативных требований и сертификации, а также обеспечивается посредством испытаний.

В этой статье мы рассмотрим, какие факторы охватывают стандартные тесты аккумуляторных батарей для аккумуляторных систем электромобилей.

Батареи электромобилей требуют тщательного тестирования, чтобы убедиться, что они достаточно безопасны для коммерческого использования. Изображение предоставлено UL (Underwriter Laboratories).

Почему так важно тестирование электромобилей

Поскольку автомобили потребляют большое количество энергии, желательны только аккумуляторные технологии с высокой плотностью мощности, а поскольку автомобили необходимо использовать ежедневно, аккумулятор должен быть перезаряжаемым. Однако их большая способность аккумулировать энергию (в результате использования химически активных металлов) означает, что они могут быть более разрушительными в случае выхода из строя.

Во время выхода из строя литиевая батарея может выделять большое количество газообразного водорода, и сильное тепло, вызванное внутренним коротким замыканием, воспламеняет водород, эффективно создавая огнемет. Поскольку автомобили подвержены риску повреждения в результате столкновений, важно, чтобы аккумуляторные батареи содержали несколько механизмов безопасности, чтобы гарантировать, что аккумулятор ни при каких обстоятельствах не может воспламениться.

"Стратегии безопасности" для каждого уровня системы электромобилей, как изложено в презентации GM для Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций в 2013 году

Параметры тестирования EV

Как и в любом инженерном проекте, первый шаг - всегда понимать среду, в которой, как ожидается, выживет ваш продукт.

Автомобильная промышленность не прощает ошибок, поэтому какие факторы следует учитывать в отношении аккумуляторов?

• Механический

  В автомобильной промышленности механические нагрузки и воздействия очень велики из-за постоянного движения колес и неровностей поверхностей, с которыми может контактировать транспортное средство. Следовательно, аккумуляторная система должна выдерживать эти сильные вибрации в течение длительных периодов времени. Столкновения транспортных средств также представляют собой реальную угрозу, и любая аккумуляторная система, столкнувшаяся с подобным событием, должна быть способна либо выжить, либо любезно сломаться. Важно, чтобы любые удары или напряжения, приложенные к аккумуляторной системе, не вызывали возгорания или утечки взрывоопасных газов.

• Температура

  В то время как у электромобилей нет двигателей, большие токи, потребляемые батареями, приводят к повышению температуры. Однако можно ожидать, что эти батареи выдержат очень низкие температуры в зависимости от того, где используется автомобиль. Но колебания температуры также могут происходить ежедневно, в холодные ночи и в жаркие дни, которые могут вызывать частые термические стрессы, которые необходимо учитывать. Если автомобиль оставлен на солнце и не используется, проектировщикам может потребоваться подумать о том, требуются ли автоматические системы охлаждения, которые никогда не отключаются.

• Электрооборудование

  В нормальных условиях разработчики смогут определить ток, потребляемый от батарей к двигателям, и, таким образом, определить размер кабеля и настройки предохранителей. Однако необходимо учитывать множество других электрических факторов, которые могут серьезно повлиять на аккумулятор. Во-первых, скорость изменения напряжения на батареях во время зарядки и разрядки может вызвать перегрев. Еще один фактор, который следует учитывать, - это скачки напряжения от сети во время сбоев в сети, которые могут вызвать серьезное повреждение аккумуляторной системы.

Типы тестирования на соответствие

Существует множество стандартов для электромобилей, которые диктуются регулирующими органами. ISO опубликовал более 40 стандартов, которые охватывают безопасность от уровня отдельных компонентов до протоколов V2X. UL (Underwriter Laboratories) - еще один регулирующий орган, который устанавливает кодифицированные правила для тестирования аккумуляторов, в том числе UL 2580, который касается безопасности аккумуляторов электромобилей и устанавливает требования о том, как эти аккумуляторы должны выдерживать широкий спектр злоупотреблений.

Несмотря на то, что существует множество стандартов и регуляторов, все тесты, предназначенные для обеспечения безопасности аккумуляторов, сосредоточены на том, чтобы убедиться, что аккумуляторы электромобилей могут выдерживать различные среды и условия, которые могут вызвать проблемы с безопасностью.

Эти условия включают:

• Стандартные тепловые испытания - Хранение при различных температурах и т. Д.
• Термическое воздействие - Выдерживают резкие высокие температуры и т. Д.
• Отсутствие теплового охлаждения - Выдерживают отсутствие охлаждения.
• Механическая вибрация - Выдерживает вибрацию автомобиля.
• Механический удар - выдерживать внезапные удары.
• Механическое воздействие и раздавливание - Измерьте, как аккумулятор выдержит удар при столкновении.
• Механическое проникновение - Выдерживает проникновение (например, короткие ячейки).
• Короткое замыкание - Ручка закорачивается.
• Завышение цен на электроэнергию - Перезарядка не приводит к повреждению аккумулятора или неисправности.
• Электрический силовой разряд - Определите, вызывает ли быстрый разряд повреждения из-за скопления газа и т. Д.
• Восприимчивость к электромагнитным помехам - Устойчивость к источникам электромагнитных помех.
• Защита от высокого напряжения - Защита от внезапных повышенных напряжений
• Надежность отключения электричества - Убедитесь, что разделители останова работают правильно.
• Зарядка от электрического дисбаланса - Убедитесь, что аккумулятор безопасен во время несбалансированной зарядки.
• Экологичность - Выживать на высоте, в условиях влажности, влажности и огня
• Погружение в воду - Убедитесь, что аккумулятор остается в безопасности во время погружения в воду.

Заключение

Стандарты устанавливаются для того, чтобы гарантировать, что в проектах не только используются общие совместимые аппаратные и программные решения, но и чтобы они соответствовали минимальному уровню безопасности. Системы электрических батарей, вероятно, более подвержены сбоям и повреждениям по сравнению с их аналогами из двигателя / топлива, поскольку они очень чувствительны к ударам, вибрации, перепадам температуры и проникновению. Поэтому при установке систем электрических батарей важно соблюдать строгие стандарты, чтобы гарантировать их безопасность даже в самых неблагоприятных сценариях.