Millised on toiteakude testimise põhiprintsiibid ja meetodid?

Millised on toiteakude testimise põhiprintsiibid ja meetodid?

Toiteakude testimise põhiprintsiibid ja meetodid

Keemiliste toiteallikate elektrokeemiliste põhiomaduste hulka kuuluvad mahtuvus, pinge, sisetakistus, isetühjenemine, salvestusjõudlus, kõrge ja madala temperatuuriga jõudlus jne. Tüüpilise sekundaarse keemilise toiteallikana hõlmavad toiteakud ka laadimis- ja tühjenemisjõudlust, tsükli jõudlust, siserõhku jne. Seetõttu on ühe võimsusega akuelemendi peamiste jõudluse testimise sisu hulka kuuluvad: laadimis- ja tühjenemisvõime spetsiifilise jõudluse testimine, tühjenemise ja tühjenemise kõrge jõudluse testimine, madala energiatemperatuuri ja madala energiatõhususe testimine, testimine, võimsuse ja erivõimsuse testimine, salvestusruumi jõudluse ja isetühjenemise-testimine, eluea testimine, sisetakistuse testimine, sisemise rõhu testimine ja ohutuse testimine jne.

Sõiduki tegeliku kasutuse seisukohast viiakse katseobjektina läbi rida katseid, mis sobivad sõidukite kasutamiseks elektrisõidukitele rakendatava akuplokiga, näiteks: staatilise võimsuse tuvastamine, dünaamilise võimsuse tuvastamine, puhkeoleku test, käivitusvõimsuse test, kiirlaadimisvõime test, tsükli eluea test, ohutustesti, aku vibratsiooni test, tippvõimsuse tuvastamine, osalise tühjenemise võimsuse test, soojusliku võimsuse test jne.

(1) Staatilise võimsuse tuvastamine Selle testi põhieesmärk on kindlaks teha, kas akuplokil on piisavalt laetust ja energiat, kui sõiduk on tegelikul kasutamisel ning et see suudab normaalselt töötada erinevate etteantud tühjenemiskiiruste ja temperatuuride korral. Peamine katsemeetod on aeglase tühjenemise testimine konstantse temperatuuri tingimustes ja tühjenemine lõpetatakse, kui toiteaku pinge langeb seatud väärtuseni või akupatarei üksikute elementide konsistents (pingete vahe) saavutab seatud väärtuse.

(2) Dünaamilise võimsuse tuvastamineElektrisõiduki töötamise ajal on aku töötemperatuur ja tühjenemise kiirus dünaamilised. See test tuvastab peamiselt aku võimsuse dünaamilise tühjenemise tingimustes, mis peegeldub peamiselt energias ja mahutavuses erinevatel temperatuuridel ja tühjenemiskiirustel. Peamine katsemeetod on aku tühjenemise testimine, kasutades eelnevalt kindlaksmääratud vooluprofiili või sõiduki rakendusest tegelikult kogutud vooluprofiili. Katse lõpetamise tingimust reguleeritakse vastavalt katsetingimustele ja toiteaku omadustele, kuid põhimõtteliselt järgitakse pinge langemise standardit teatud väärtuseni. See meetod võib otsesemalt ja täpsemalt kajastada elektrisõidukite tegelikke rakendusvajadusi.

(3) Vaikse seisundi testSelle testi eesmärk on tuvastada toiteaku võimsuskadu, kui seda teatud aja jooksul ei kasutata, mille abil simuleeritakse olukorda, kus elektrisõidukiga ei sõideta mõnda aega ja aku vooluahel on avatud-. Puhkekatset tuntakse ka kui isetühjenemise ja salvestamise testimist, mis viitab aku võimele säilitada salvestatud laetust teatud keskkonnatingimustes, kui see on avatud-vooluahelas.

(4) Võimsustesti käivitamine Kuna auto käivitusvõimsus on suhteliselt suur, siis selleks, et kohaneda auto käivitumisega erinevatel temperatuuritingimustel, tehakse akuplokil käivitusvõimsuse testid madalal temperatuuril ($−18\\text{ kraad }$) ja kõrgel temperatuuril ($50\\text{ kraad }$). See test on lisaks toatemperatuuril mõõtmisele tavaliselt seatud ka SOC väärtusega, et määrata aku tühjenemisvõime erinevatel laadimisolekutel. Tavalised testid on võimsustestid, mis viiakse läbi hinnaga $90\\%$, $50\\%$ ja $20\\%$ SOC.

(5) Kiirlaadimisvõime testSelle testi eesmärk on testida aku kiiret laadimisvõimet, tehes akupatarei suure -laadimiskiirusega katseid, ning uurida selle tõhusust, soojuse teket ja mõju teistele omadustele. USABC standardi eesmärk on kiireks laadimiseks, et aku SOC taastuks $40\\%$-lt $80\\%$-le $15\\text{min}$ jooksul. Praegu nõuab Jaapani CHAdeMO assotsiatsiooni kehtestatud standard, et elektrisõiduki toiteaku laadimine umbes 10 $\\text{min} $ eest tagab sõiduki läbisõidu 50 $\\text{km} $; kui tasute rohkem kui $30\\text{min}$ eest, võib auto reisida 100 $\\text{km}$.

(6) Tsükli eluea testAku eluiga mõjutab otseselt aku kasutamise majanduslikku tasuvust. Kui aku tegelik võimsus on väiksem kui $80\\%$ algsest või nimimahtuvusest, loetakse toiteaku eluiga lõppenuks. Peamine selles testis kasutatav meetod on teatud tingimustel laadimis- ja tühjendustsüklite läbiviimine, kasutades selle eluea indeksina tsüklite arvu. Kuna aku tööea testiperiood on suhteliselt pikk, kestab test üldiselt mitu kuud või isegi aasta. Seetõttu kasutatakse praktikas testimiseks sageli katsetsüklite arvu määramise, võimsuse vähenemise mõõtmise ja seejärel nende andmete põhjal lineaarse ekstrapoleerimise meetodeid. Toiteakude tööea katseaja lühendamiseks viiakse teadusuuringute valdkonnas läbi ka uuringuid akude vananemise kiirendamise kohta, tõstes katsetemperatuuri ja laadimis-/tühjenemiskiirust, et testida akude ja toiteakude kasutusiga.

(7) OhutuskatseAku ohutusnäitajad viitavad inimestele ja seadmetele tekitatava võimaliku kahju hindamisele, mida akupatareide hoidmine ja kasutamine võib põhjustada. Eriti aku kuritarvitamise korral põhjustab spetsiifiline energiasisend aku sisemistes materjalides füüsikalisi või keemilisi reaktsioone, mis tekitavad suurel hulgal soojust. Kui soojust ei suudeta õigel ajal hajutada, võib see kaasa tuua aku termilise kulumise. Termiline väljajooks võib põhjustada aku paisumist, tuleohtlikku gaasi tekitamist, purunemist, pragunemist ja tulekahju, mis põhjustab ohutusõnnetusi. Paljude keemiliste toiteallikate hulgas on liitium-ioonakude ohutus eriti oluline. Toiteakude levinumad ohutustestid on näidatud tabelis 6-1.

Tabel 6-1 Toiteakude levinumad ohutuse testimise üksused

(8) Aku vibratsioonitestSelle testi eesmärk on tuvastada teedest põhjustatud sagedase vibratsiooni ja põrutuste mõju akude ja toiteakude jõudlusele ja elueale. Aku vibratsioonitestis uuritakse peamiselt toiteaku (paki) vibratsioonikindlust ja lähtutakse sellest toiteaku (paki) konstruktsiooni täiustamise suunamisel. Vibratsioonitestimisel on kahte tüüpi vibratsiooni: siinusvibratsioon või juhuslik vibratsioon. Kuna toiteakusid kasutatakse peamiselt sõidukites, kasutatakse aku tegelike töötingimuste paremaks simuleerimiseks üldiselt juhuslikku vibratsiooni.

Ülaltoodud on vaid mõned üldised nõuded toiteakude (pakkide) testimiseks. Testi spetsiifilised parameetrid ja nõuded sõltuvad aku tüübist. Tabelis 6-2 on toodud elektrisõidukites kasutatavate liitiumioonakude ja -süsteemide ohutusnõuded ja katsemeetodid.

Tabel 6-2 Elektrisõidukite liitiumioonakude ja -süsteemide ohutusnõuded ja katsemeetodid

Märkus. Tabel 6-2 viitab peamiselt GB/T 31467.3-2015, GB/T 2423.43-2008, GB/T 2423.56-2018 ja GB/T 28046.1-2011.