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新能源動力電池全生命周期測試方案
一、行業(yè)痛點
隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,動力電池作為核心部件,其安全性與穩(wěn)定性備受關(guān)注。當前,動力電池熱失控風險高,在極-端環(huán)境下,如低溫嚴寒的 -40℃以及高溫酷熱的 85℃,電池的充放電穩(wěn)定性面臨巨大挑戰(zhàn)。一旦熱失控發(fā)生,不僅會導(dǎo)致電池性能急劇下降、壽命縮短,更可能引發(fā)火災(zāi)等嚴重安全事故,威脅駕乘人員生命安全,阻礙行業(yè)健康發(fā)展。
二、試驗?zāi)康?/span>
本測試方案旨在全面模擬新能源動力電池在全生命周期內(nèi)可能遭遇的各種環(huán)境條件與工況,精準驗證其在 -40℃~85℃極-端環(huán)境下的充放電穩(wěn)定性,提前排查熱失控風險隱患,為電池的優(yōu)化設(shè)計、生產(chǎn)質(zhì)量把控以及安全使用提供可靠依據(jù)。
三、實驗 / 設(shè)備條件
高精度快速溫變高低溫試驗箱:具備出色溫變速率,可達 20℃/min,能夠迅速切換溫度環(huán)境,精準模擬電池在實際使用中快速變化的熱場。其高精度的溫度控制確保箱體內(nèi)溫度均勻性,為電池測試營造穩(wěn)定可靠的環(huán)境,有效避免因局部溫度差異導(dǎo)致的測試誤差。
BMS 數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng):實時、同步采集電池管理系統(tǒng)(BMS)中的各類關(guān)鍵數(shù)據(jù),包括電池電壓、電流、溫度、SOC(荷電狀態(tài))等。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析,全面了解電池在不同環(huán)境與工況下的性能表現(xiàn),為電池狀態(tài)評估與故障診斷提供有力支持。
防爆結(jié)構(gòu) + 三級煙霧報警裝置:考慮到電池測試過程中的潛在風險,設(shè)備采用防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,有效防止因電池熱失控引發(fā)的爆炸事故。三級煙霧報警裝置具備高的靈敏度,能在察覺煙霧產(chǎn)生,及時發(fā)出警報并啟動相應(yīng)應(yīng)急措施,保障人員與設(shè)備安全。
四、試驗樣品
選取不同型號、批次的新能源動力電池,涵蓋目前市場主流的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池等,確保測試結(jié)果具有廣泛代表性。試驗樣品需經(jīng)過嚴格的外觀檢查、初始性能測試,確保其在正常狀態(tài)下進入測試流程,以便精準分析極-端環(huán)境對電池性能的影響。
五、試驗步驟
試驗前準備:
將待測試的新能源動力電池樣品進行編號、外觀清潔與初始狀態(tài)記錄,包括開路電壓、內(nèi)阻等參數(shù)。
檢查高精度快速溫變高低溫試驗箱、BMS 數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)以及防爆結(jié)構(gòu)與三級煙霧報警裝置是否正常運行,確保設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。
將電池樣品正確安裝在皓天鑫高低溫箱內(nèi)的測試夾具上,連接好 BMS 數(shù)據(jù)采集線路,確保數(shù)據(jù)傳輸順暢。
低溫測試:
設(shè)置高精度液冷型高低溫箱的初始溫度為 -40℃,啟動設(shè)備,以 20℃/min 的溫變速率快速降溫至設(shè)定溫度。
在 -40℃的低溫環(huán)境下,對電池樣品進行標準充放電循環(huán)測試,觀察電池的充放電性能、電壓變化、內(nèi)阻變化等參數(shù),同時通過 BMS 數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)實時記錄數(shù)據(jù)。
低溫測試持續(xù)時間根據(jù)電池類型與應(yīng)用場景設(shè)定,一般不少于 10 小時,確保充分暴露電池在低溫環(huán)境下的潛在問題。
高溫測試:
完成低溫測試后,將高低溫箱溫度設(shè)置為 85℃,以 20℃/min 的溫變速率升溫至設(shè)定溫度。
在 85℃的高溫環(huán)境下,重復(fù)低溫測試中的充放電循環(huán)測試步驟,密切關(guān)注電池在高溫下的性能表現(xiàn),重點監(jiān)測熱失控跡象,如電池溫度異常升高、產(chǎn)氣速率加快等。
高溫測試同樣持續(xù)不少于 10 小時,期間若出現(xiàn)煙霧報警或其他異常情況,立即停止測試并進行故障排查。
循環(huán)測試:
在完成低溫與高溫單次測試后,對電池樣品進行多次循環(huán)測試,模擬電池在實際使用中的反復(fù)充放電過程。循環(huán)次數(shù)設(shè)定為 2000 次,期間持續(xù)利用 BMS 數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù),觀察電池性能隨循環(huán)次數(shù)的衰減情況。
試驗后處理:
完成全部測試后,將電池樣品從高低溫箱中取出,進行外觀復(fù)查、性能復(fù)測,與初始狀態(tài)對比,分析電池在全生命周期測試后的變化。
利用 BMS 數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)生成詳細的測試報告,包括電池在不同溫度、不同循環(huán)次數(shù)下的各項性能指標、數(shù)據(jù)曲線等,為后續(xù)分析提供全面的數(shù)據(jù)支持。
六、實驗結(jié)果 / 結(jié)論
通過對某頭部電池企業(yè)的應(yīng)用實踐發(fā)現(xiàn),采用本測試方案后,熱管理失效案例檢出率顯著提升 67%。這意味著企業(yè)能夠更精準地發(fā)現(xiàn)電池在設(shè)計、制造或使用過程中存在的熱管理問題,提前采取改進措施,有效降低熱失控風險。在 -40℃~85℃的極-端環(huán)境模擬測試中,電池的充放電穩(wěn)定性得到了全面驗證,為電池的質(zhì)量提升與安全保障提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐。同時,支持 2000 次循環(huán)測試數(shù)據(jù)自動生成報告的功能,大大提高了測試效率與數(shù)據(jù)分析的便利性,助力企業(yè)優(yōu)化電池研發(fā)與生產(chǎn)流程,推動新能源動力電池行業(yè)向更高質(zhì)量、更安全的方向發(fā)展。本測試方案憑借其的設(shè)備、科學的流程以及顯著的應(yīng)用效果,有望成為新能源動力電池全生命周期測試的關(guān)鍵。
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以上方案僅供參考,在實際試驗過程中,可根據(jù)具體的試驗需求、資源條件以及產(chǎn)品的特性進行適當調(diào)整與優(yōu)化。
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