قائمة التحقق من اختبار حزمة البطارية: السعة والتفريغ ودورة الحياة والسلامة

لا ينبغي الموافقة على حزمة البطارية فقط لأن جهدها وقدرتها يظهران بشكل صحيح في ورقة المواصفات. يجب اختبار الحزمة النهائية كنظام كامل، بما في ذلك الخلايا والوصلات وBMS أو PCM والأسلاك والموصلات والعزل والعلبة.

بالنسبة لمشاريع OEM، يجب أن يجيب الاختبار على أربعة أسئلة:

• هل توفر الحزمة الأداء الكهربائي المطلوب؟

• هل يمكنه دعم الأحمال العادية وأحمال الذروة للجهاز؟

• وهل يبقى ثابتا أثناء الاستخدام المتكرر؟

• هل تلبي وظائف الحماية والميكانيكية والسلامة متطلبات المشروع؟

محددة جيدا تساعد خطة اختبار حزمة البطارية المهندسين على مقارنة العينات وتحديد تباين الإنتاج وتقليل مخاطر الموافقة على حزمة لا تعمل بشكل صحيح في الجهاز النهائي.

إجابة سريعة: ما الذي يجب تضمينه في اختبار حزمة البطارية؟

قد تتضمن خطة اختبار حزمة بطارية OEM الكاملة ما يلي:

1. المظهر والتفتيش الأبعاد.

2. التحقق من جهد الدائرة المفتوحة والقطبية.

3. اختبار القدرات المقدرة.

4. اختبار التفريغ المستمر.

5. اختبار الحمل الأقصى وتراجع الجهد.

6. اختبار أداء الشحن.

7. اختبار وظيفة الحماية.

8. اختبار دورة الحياة.

9. مراقبة ارتفاع درجة الحرارة.

10. فحص الموصل والكابلات والعزل.

11. التحقق من الصحة الميكانيكية والبيئية.

12. سجلات الاختبار النهائي ومراجعة التتبع.

تعتمد معايير القبول الدقيقة على تكوين البطارية ونوع الخلية ونظام إدارة المباني والشاحن وحمل الجهاز وبيئة التشغيل المقصودة.

1. تأكد من مواصفات الاختبار قبل الاختبار

يجب أن يبدأ الاختبار بمواصفات معتمدة بدلاً من قائمة مرجعية مختبرية عامة.

يُعرِّف:

تكون نتائج الاختبار ذات معنى فقط عند تسجيل التيار والجهد ودرجة الحرارة وظروف القطع وفترات الراحة.

2. الفحص البصري والأبعاد والقطبية

قبل الاختبار الكهربائي، افحص العبوة النهائية.

يفحص:

• أبعاد البطارية

• وزن؛

• حالة الحالة أو الحقيبة؛

• العزل

• توجيه الأسلاك

• موقف الموصل

• التسميات والعلامات؛

• الأجزاء الموصلة المكشوفة؛

• الخدوش أو الثقوب أو التشوه غير الطبيعي؛

• تخفيف إجهاد الكابل؛

• قطبية.

يجب فحص الموصل وفقًا للرسم المعتمد. قد تجتاز الحزمة اختبارًا كهربائيًا ولكنها لا تزال غير قادرة على ملاءمة الجهاز المضيف لأن الكابل يخرج من الموضع الخاطئ.

بالنسبة للمتطلبات المتعلقة بالضميمة، قم بالمراجعة إزالة حجرة البطارية والحماية الميكانيكية.

3. اختبار الجهد والاستمرارية للدائرة المفتوحة

يوفر اختبار جهد الدائرة المفتوحة فحصًا أوليًا للحزمة المجمعة.

يؤكد:

• إجمالي جهد العبوة

• قطبية إيجابية وسلبية.

• الجهد بين المسامير المطلوبة.

• استمرارية أسلاك الكهرباء.

• استمرارية الإشارة أو أسلاك التوازن؛

• عدم وجود دوائر قصيرة غير متوقعة.

بالنسبة للحزم متعددة الخلايا، يمكن أيضًا فحص جهد الخلية الفردية أو المجموعة من خلال واجهة BMS أو واجهة التوازن المناسبة.

لا يثبت هذا الاختبار السعة أو أداء التحميل. إنها خطوة فحص أولية يمكنها تحديد أخطاء الأسلاك أو التوصيل أو التجميع قبل بدء الاختبارات الأكثر تطلبًا.

4. اختبار سعة البطارية

يحدد اختبار السعة مقدار الشحن الذي يمكن أن توفره الحزمة في ظل ظروف محددة.

يجب أن يوثق اختبار القدرات ما يلي:

• حالة الشحن الأولية

• جهد الشحن

• تيار الشحن

• وقت الراحة؛

• تيار التفريغ

• التفريغ قطع الجهد.

• درجة حرارة الاختبار

• ساعات الأمبير المقاسة؛

• قياس واط ساعة؛

• معدات الاختبار.

يمكن التعبير عن السعة بـ Ah أو mAh. يمكن التعبير عن الطاقة بـ Wh.

قد تختلف النتيجة المقاسة مع:

• معدل التفريغ

• قطع الجهد

• درجة حرارة؛

• عمر البطارية؛

• إعدادات نظام إدارة المباني؛

• وقت الراحة؛

• دقة معدات الاختبار.

لمقارنة OEM، استخدم نفس أسلوب الاختبار لكل عينة. لا ينبغي استخدام رقم القدرة دون شروط الاختبار كأساس وحيد لتقييم الموردين.

5. اختبار أداء الشحن والتفريغ

يجب اختبار الشحن والتفريغ مع الشاحن المقصود ونظام الحماية حيثما أمكن ذلك.

الشيكات الشحن

يؤكد:

• جهد الشحن

• تيار الشحن

• وقت الشحن

• إنهاء التهمة؛

• درجة الحرارة أثناء الشحن.

• نظام إدارة المباني (BMS) أو اتصال الشاحن؛

• سلوك التوازن عند الاقتضاء.

فحوصات التفريغ

يؤكد:

• تيار التفريغ المستمر

• استقرار الجهد.

• سلوك القطع؛

• القدرة القابلة للاستخدام

• ارتفاع درجة الحرارة

• استجابة الحماية؛

• الانتعاش بعد إزالة التحميل.

يجب أن يمثل الاختبار الحمل الفعلي للجهاز بدلاً من الاعتماد فقط على اختبار تيار ثابت بسيط.

الأوسع يشرح دليل تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون كيفية تحديد متطلبات الجهد والسعة ونظام إدارة المباني ووقت التشغيل قبل الاختبار.

6. اختبار ذروة التيار والجهد

ترسم بعض أجهزة OEM ذروات تيار قصيرة المدة أثناء بدء التشغيل أو النقل أو تشغيل المحرك أو حركة المشغل.

يجب أن يسجل اختبار الحمل الأقصى ما يلي:

• الذروة الحالية

• مدة الذروة؛

• الجهد قبل الحمل.

• الحد الأدنى من الجهد خلال الحدث؛

• جهد الاسترداد

• درجة حرارة الموصل والكابل؛

• ما إذا كان نظام إدارة المباني ينشط الحماية.

قد تحتوي الحزمة على سعة اسمية كافية ولكنها لا تزال تتسبب في إيقاف تشغيل الجهاز إذا انخفض الجهد عن الحد الأدنى لجهد الإدخال للنظام المضيف.

يجب أن يستخدم الاختبار ملف تعريف ذروة الحمل الفعلي عندما يكون متاحًا. إذا تغير الحمل بمرور الوقت، فيمكن أن يوفر الحمل الإلكتروني القابل للبرمجة أو الجهاز النهائي نتائج أكثر تمثيلاً من تيار ثابت واحد.

7. اختبار دورة الحياة

يقوم اختبار دورة الحياة بتقييم كيفية تغير حزمة البطارية بعد دورات الشحن والتفريغ المتكررة.

يجب أن يحدد تعريف الدورة ما يلي:

• تيار الشحن

• جهد الشحن

• فترة الراحة

• تيار التفريغ

• قطع التفريغ؛

• درجة الحرارة المحيطة

• عمق التفريغ

• معيار الاحتفاظ بالقدرات؛

• حالة نهاية الاختبار.

يجب أن تحدد النتيجة عدد الدورات المكتملة والقدرة المقاسة على فترات زمنية محددة.

تتأثر نتائج دورة الحياة بما يلي:

• كيمياء الخلية؛

• معدل التفريغ

• معدل الشحن

• درجة حرارة التشغيل

• عمق التفريغ

• إعدادات القطع؛

• سلوك نظام إدارة المباني؛

• الظروف الميكانيكية.

لا تقارن قيم دورة الحياة من موردين مختلفين ما لم تكن طرق الاختبار متكافئة.

8. نظام إدارة المباني واختبار وظائف الحماية

يؤكد اختبار الحماية ما إذا كانت البطارية تستجيب بشكل مناسب للظروف الكهربائية غير الطبيعية.

اعتمادًا على التصميم، قم بالاختبار:

• حماية فاحش.

• حماية الإفراط في التفريغ.

• حماية التيار الزائد

• حماية ماس كهربائى.

• حماية من درجة الحرارة الزائدة؛

• حماية الشحن تحت درجة الحرارة؛

• استجابة اختلال توازن الجهد الخلوي.

• وظيفة التوازن

• الاتصالات وإعداد التقارير عن حالة الشحن.

يجب إجراء اختبار الحماية باستخدام إجراء مختبري معتمد وضوابط السلامة المناسبة. يجب ألا يتضمن ذلك تقصيرًا يدويًا غير آمن أو ثقبًا أو فتحًا أو إساءة استخدام قسرية لحزمة البطارية.

يجب أن يكون اختيار BMS أو PCM متوافقًا مع تكوين الخلية وبنية الجهاز. يرى PCM مقابل BMS لبطاريات LiPo لتمييز نظام الحماية.

9. اختبار ارتفاع درجة الحرارة

يجب مراقبة درجة الحرارة خلال:

• الشحن العادي

• التفريغ المستمر

• ذروة التفريغ

• عملية متكررة

• استخدام الأجهزة ذات التحميل العالي؛

• اختبار دورة الحياة.

قياس درجة الحرارة في المواقع ذات الصلة، مثل:

• الخلايا.

• خدمات إدارة المباني؛

• موصل؛

• محطات الكابلات؛

• سطح الضميمة

• مكونات الجهاز القريبة.

سجل درجة الحرارة المحيطة وتيار الحمل ومدة الاختبار وموقع المستشعر. من الصعب تفسير نتيجة درجة الحرارة بدون شروط الاختبار.

10. اختبار الموصلات والكابلات والعزل

يعد الموصل والكابل جزءًا من المسار الكهربائي للبطارية ويجب تضمينهما في الاختبار.

يفحص:

• قطبية الموصل

• تعيين الدبوس؛

• استمرارية الاتصال؛

• طول الكابل

• مقياس الأسلاك

• تخفيف إجهاد الكابل؛

• التزاوج والاحتفاظ.

• انخفاض الجهد

• ارتفاع درجة الحرارة

• حالة العزل.

للتعرف على متطلبات الكابلات أو الموصلات المخصصة، راجع كيفية اختيار موصل لحزمة بطارية الليثيوم المخصصة.

11. الاختبارات الميكانيكية والبيئية

اعتمادًا على التطبيق، قد يتضمن اختبار OEM ما يلي:

• اهتزاز؛

• صدمة ميكانيكية

• الاحتفاظ بالموصل؛

• ثني الكابل

• تناسب الضميمة.

• محاكاة النقل؛

• التعرض لدرجة الحرارة

• التعرض للرطوبة

• تقييم الغبار أو الرطوبة.

يجب أن تتوافق طريقة الاختبار المحددة مع بيئة تشغيل المنتج. قد يتطلب الجهاز المحمول باليد أو المنتج الطبي أو النظام الصناعي عمليات تحقق ميكانيكية مختلفة.

يجب إجراء الاختبار على التكوين النهائي للبطارية، بما في ذلك العزل المعتمد والموصل ونظام إدارة المباني والعلبة.

12. فحوصات السلامة والحالة غير الطبيعية

يجب أن يركز اختبار سلامة حزمة البطارية على المخاطر ذات الصلة بالنظام النهائي.

مراجعة:

• استجابة فاحش.

• استجابة الإفراط في التفريغ.

• الاستجابة الحالية المفرطة.

• استجابة غير طبيعية لدرجة الحرارة.

• حالة العزل

• سلوك لوحة الحماية؛

• قطبية الموصل

• اتساق الجهد الخلية.

• الأضرار الميكانيكية بعد اختبارات التحقق المعتمدة.

يجب إجراء اختبارات السلامة بواسطة موظفين مؤهلين مزودين بالمعدات والإجراءات المناسبة. يجب ألا تحاول فرق تصنيع المعدات الأصلية إجراء تجارب مدمرة للبطارية أو فتح العبوات التالفة أو المنتفخة يدويًا.

يجب أن تظل نتائج اختبار السلامة منفصلة عن وثائق النقل والوثائق التنظيمية. لا يمثل اختبار الأداء واختبار السلامة ووثيقة النقل نفس المتطلبات تلقائيًا.

13. اختبر البطارية في الجهاز النهائي

يعد اختبار الطاولة أمرًا مهمًا، ولكن يجب أيضًا اختبار البطارية في المنتج الفعلي.

يمكن أن يكشف الاختبار على مستوى الجهاز عن:

• خسائر المحول

• تيارات الذروة غير المتوقعة؛

• تدخل الموصل

• القضايا الكهرومغناطيسية أو الاتصالات.

• التراكم الحراري

• ضغط الضميمة

• إغلاق سابق لأوانه للجهد المنخفض.

• وقت تشغيل مختلف عن التقدير النظري.

قد يشمل الاختبار العملي على مستوى الجهاز ما يلي:

• وضع التشغيل العادي

• وضع الحمولة القصوى؛

• بدء التشغيل والإغلاق؛

• دورات الاستعداد والنوم.

• الشحن أثناء التثبيت؛

• الاستخدام المتكرر

• ظروف درجة الحرارة واقعية.

للحصول على الموافقة على عينة ما قبل الإنتاج، راجع كيفية التحقق من صحة عينة بطارية LiPo المخصصة قبل الإنتاج الضخم.

14. سجلات الاختبار ومعايير القبول

يجب أن يكون لكل اختبار مهم سجل محدد.

يجب أن يتضمن سجل الاختبار ما يلي:

• طراز البطارية أو رقم المشروع؛

• عينة من الرقم التسلسلي؛

• معلومات الخلية وBMS؛

• تاريخ الاختبار؛

• معدات الاختبار؛

• عامل أو مختبر؛

• درجة حرارة الاختبار

• ظروف الشحن والتفريغ؛

• النتيجة المقاسة

• حد القبول

• حالة النجاح/الفشل؛

• التعليقات والانحرافات.

وينبغي الاتفاق على معايير القبول قبل الاختبار. وبخلاف ذلك، قد يتم الحكم على نفس النتيجة بشكل مختلف من قبل مورد البطارية ومشتري OEM.

لا ينبغي الموافقة على العينة فقط لأنها 'تبدو طبيعية'. ويجب مراجعة البيانات الكهربائية والحالة الميكانيكية وسلوك الحماية والوثائق معًا.

15. قائمة التحقق من اختبار حزمة البطارية

مواصفة

• يتم تعريف نطاق الجهد.

• يتم تحديد القدرة المقدرة وهدف الطاقة.

• يتم توثيق التيار المستمر والذروة.

• يتم تحديد شروط الشحن والتفريغ.

• يتم تسجيل درجة حرارة الاختبار.

• يتم تحديد وظائف إدارة المباني والحماية.

الاختبارات الكهربائية

• جهد الدائرة المفتوحة.

• القطبية والاستمرارية.

• القدرة المقدرة.

• قياس الطاقة.

• التفريغ المستمر.

• أداء ذروة الحمل.

• تبلد الجهد.

• سلوك الشحن.

• استجابة الحماية.

• وظيفة الاتصال أو التوازن حيثما ينطبق ذلك.

الاختبارات الميكانيكية والسلامة

• الأبعاد والوزن.

• حالة الموصل والكابل.

• العزل.

• ارتفاع درجة الحرارة.

• تناسب الضميمة.

• الاهتزاز أو التحقق الميكانيكي عند الاقتضاء.

• الحماية في حالة غير طبيعية.

• المظهر ووضع العلامات.

التوثيق

• طريقة الاختبار.

• معدات الاختبار.

• شروط الاختبار.

• النتائج المقاسة.

• حدود القبول

• تحديد العينة.

• سجل التتبع.

• الانحراف وسجل الإجراءات التصحيحية.

التعليمات

ما هو أهم اختبار لحزمة البطارية؟

لا يوجد اختبار واحد يثبت الجودة الكاملة لحزمة البطارية. ينبغي تقييم السعة والتفريغ والشحن والحماية ودرجة الحرارة والحالة الميكانيكية والأداء على مستوى الجهاز معًا.

كيف يتم اختبار سعة حزمة بطارية الليثيوم؟

يتم شحن العبوة في ظل ظروف محددة ثم يتم تفريغها عند تيار محدد حتى يصل إلى جهد قطع محدد. يتم تسجيل Ah أو Wh المسلمة مع درجة الحرارة والتيار والجهد ومدة الاختبار.

كم مرة يجب إجراء اختبار دورة الحياة؟

يجب تحديد اختبار دورة الحياة أثناء مشروع OEM وفقًا للتطبيق المقصود ومتطلبات تأهيل المورد. يتم استخدامه عادةً للتحقق من التصميم أو التأهيل أو المراقبة الدورية للجودة بدلاً من كل شحنة.

ما أهمية اختبار ترهل الجهد؟

يوضح تبلد الجهد كيف تتصرف العبوة تحت الحمل. يمكن أن يؤدي الترهل الزائد إلى إعادة ضبط الجهاز أو فقدان أداء المحرك أو الحماية المبكرة من الجهد المنخفض حتى عندما تكون العبوة ذات سعة اسمية كافية.

هل يثبت اختبار السعة أن البطارية آمنة؟

لا، فالسعة تقيس الشحنة أو الطاقة المسلمة فقط في ظل ظروف محددة. تتطلب السلامة أيضًا تقييم وظيفة الحماية ودرجة الحرارة والعزل والتقييم الميكانيكي وعلى مستوى النظام.

هل يمكن لحزمة البطارية اجتياز الاختبارات المعملية ولكنها تفشل في الجهاز؟

نعم. قد يكون للجهاز ملف تعريف حمل مختلف، أو فقدان المحول، أو ترتيب الموصل، أو البيئة الحرارية، أو حد الجهد المنخفض. ولذلك فإن الاختبار داخل الجهاز النهائي مهم.

خاتمة

يجب أن يتحقق اختبار حزمة البطارية من الجهد والسعة الاسمية. يجب أن تغطي خطة اختبار OEM الشحن والتفريغ المستمر والذروي وترهل الجهد وعمر الدورة ووظائف الحماية ودرجة الحرارة والموصلات والعزل والملاءمة الميكانيكية والتشغيل على مستوى الجهاز.

تجمع العملية الأكثر موثوقية بين شروط الاختبار المحددة وحدود القبول الموثقة والمعدات المتسقة والسجلات التي يمكن تتبعها. يجب مقارنة العينات باستخدام نفس الطرق، ويجب التحقق من صحة العبوة النهائية في المنتج الفعلي قبل إطلاق الإنتاج.

بالنسبة لمشروعات OEM التي تتطلب تصميمًا مخصصًا للبطارية، وتكامل BMS، وتكوين الموصل والتحقق من صحة العينة، اتصل بـ ZERNE للحصول على دعم حزمة بطاريات الليثيوم المخصصة.