Akun testauksen tarkistuslista: kapasiteetti, purkaus, käyttöikä ja turvallisuus

Akkupakettia ei tule hyväksyä vain siksi, että sen jännite ja kapasiteetti näyttävät oikeilta teknisistä tiedoista. Valmis pakkaus on testattava kokonaisena järjestelmänä, mukaan lukien kennot, liitännät, BMS tai PCM, johdot, liittimet, eristys ja kotelo.

OEM-projekteissa testauksen pitäisi vastata neljään kysymykseen:

• Tarjoaako pakkaus vaaditun sähköisen suorituskyvyn?

• Voiko se tukea laitteen normaalia ja huippukuormitusta?

• Pysyykö se vakaana toistuvan käytön aikana?

• Täyttävätkö sen suoja-, mekaaniset ja turvatoiminnot projektin vaatimukset?

Hyvin määritelty akun testaussuunnitelma auttaa insinöörejä vertailemaan näytteitä, tunnistamaan tuotannon vaihtelut ja vähentämään riskiä hyväksyä akku, joka ei toimi oikein lopullisessa laitteessa.

Pikavastaus: Mitä pitäisi sisällyttää akkutestaukseen?

Täydellinen OEM-akun testisuunnitelma voi sisältää:

1. Ulkonäkö ja mittatarkastus.

2. Avoimen piirin jännitteen ja napaisuuden tarkistus.

3. Nimelliskapasiteetin testaus.

4. Jatkuva purkaustesti.

5. Huippukuormituksen ja jännitteen laskun testaus.

6. Latauksen suorituskyvyn testaus.

7. Suojaustoimintojen testaus.

8. Käyttöiän testaus.

9. Lämpötilan nousun seuranta.

10. Liittimen, kaapelin ja eristyksen tarkastus.

11. Mekaaninen ja ympäristöllinen validointi.

12. Lopulliset testitiedot ja jäljitettävyyden tarkistus.

Tarkat hyväksymiskriteerit riippuvat akun kokoonpanosta, kennotyypistä, BMS:stä, laturista, laitteen kuormituksesta ja aiotusta käyttöympäristöstä.

1. Vahvista testin tiedot ennen testausta

Testaus tulisi aloittaa hyväksytyllä spesifikaatiolla yleisen laboratorion tarkistuslistan sijaan.

Määritellä:

Testituloksilla on merkitystä vain, kun virta, jännite, lämpötila, katkaisuolosuhteet ja lepoajat kirjataan.

2. Visuaalinen, mitta- ja napaisuustarkastus

Tarkista valmis pakkaus ennen sähkötestausta.

Tarkista:

• akun mitat;

• paino;

• kotelon tai pussin kunto;

• eristys;

• lanka reititys;

• liittimen sijainti;

• etiketit ja merkinnät;

• altistuvat johtavat osat;

• kolhut, puhkeamat tai epänormaalit muodonmuutokset;

• kaapelin vedonpoisto;

• vastakkaisuus.

Liitin on tarkistettava hyväksytyn piirustuksen mukaan. Pakkaus voi läpäistä sähkötestin, mutta silti ei sovi isäntälaitteeseen, koska kaapeli tulee ulos väärästä paikasta.

Tarkista koteloihin liittyvät vaatimukset paristotilan välys ja mekaaninen suojaus.

3. Avoimen piirin jännitteen ja jatkuvuuden testaus

Avoimen piirin jännitetestaus mahdollistaa kootun pakkauksen alkutarkastuksen.

Vahvista:

• paketin kokonaisjännite;

• positiivinen ja negatiivinen polariteetti;

• jännite vaadittujen nastojen välillä;

• virtajohtojen jatkuvuus;

• signaali- tai tasapainojohtojen jatkuvuus;

• odottamattomien oikosulkujen puuttuminen.

Monikennopakkauksissa yksittäisten kennojen tai ryhmien jännitteet voidaan myös tarkistaa asianmukaisen BMS- tai tasapainorajapinnan kautta.

Tämä testi ei todista kapasiteettia tai kuormitusta. Se on ensimmäinen seulontavaihe, joka voi tunnistaa johdotus-, liitäntä- tai kokoonpanovirheet ennen vaativampien testien alkamista.

4. Akun kapasiteetin testaus

Kapasiteettitestaus määrittää, kuinka paljon latausta pakkaus pystyy toimittamaan tietyissä olosuhteissa.

Kapasiteettitestissä tulee dokumentoida:

• alkuperäinen lataustila;

• latausjännite;

• latausvirta;

• lepoaika;

• purkausvirta;

• vastuuvapauden katkaisujännite;

• testilämpötila;

• mitatut ampeeritunnit;

• mitattu wattituntia;

• testauslaitteet.

Kapasiteetti voidaan ilmaista Ah tai mAh. Energia voidaan ilmaista Wh.

Mitattu tulos voi vaihdella:

• purkautumisnopeus;

• katkaisujännite;

• lämpötila;

• akun ikä;

• BMS-asetukset;

• lepoaika;

• testauslaitteiden tarkkuus.

Käytä OEM-vertailua varten samaa testimenetelmää jokaiselle näytteelle. Kapasiteettilukua ilman testausolosuhteita ei pitäisi käyttää ainoana perustana toimittajien arvioinnissa.

5. Lataamisen ja purkamisen suorituskyvyn testaus

Lataus ja purkaminen tulee testata yhdessä tarkoitetun laturin ja suojajärjestelmän kanssa, mikäli mahdollista.

Lataustarkastukset

Vahvista:

• latausjännite;

• latausvirta;

• latausaika;

• maksun lopettaminen;

• lämpötila latauksen aikana;

• BMS- tai laturiviestintä;

• tasapainoista käyttäytymistä tarvittaessa.

Purkaustarkastukset

Vahvista:

• jatkuva purkausvirta;

• jännitteen vakaus;

• katkaisukäyttäytyminen;

• käytettävissä oleva kapasiteetti;

• lämpötilan nousu;

• suojeluvaste;

• palautuminen kuorman poiston jälkeen.

Testin tulee edustaa laitteen todellista kuormitusta sen sijaan, että se luottaisi vain yksinkertaiseen vakiovirtatestiin.

Mitä laajempi Litiumioniakun suunnitteluopas selittää, kuinka jännite, kapasiteetti, BMS ja käyttöaikavaatimukset määritellään ennen testausta.

6. Huippuvirran ja jännitteen putoamisen testaus

Jotkut OEM-laitteet ottavat lyhytkestoisia virtapiikkejä käynnistyksen, lähetyksen, moottorin toiminnan tai toimilaitteen liikkeen aikana.

Huippukuormitustestauksen tulee kirjata:

• huippuvirta;

• huipun kesto;

• jännite ennen kuormaa;

• minimijännite tapahtuman aikana;

• palautusjännite;

• liittimen ja kaapelin lämpötila;

• aktivoiko BMS suojauksen.

Pakkauksen nimelliskapasiteetti voi olla riittävä, mutta se voi silti aiheuttaa laitteen sammumisen, jos jännite putoaa isäntäjärjestelmän minimitulojännitteen alapuolelle.

Testissä tulee käyttää todellista huippukuormitusprofiilia aina, kun se on saatavilla. Jos kuormitus vaihtelee ajan myötä, ohjelmoitava elektroninen kuorma tai lopullinen laite voi tuottaa edustavampia tuloksia kuin yksi vakiovirta.

7. Cycle-Life Testaus

Käyttöiän testaus arvioi, miten akku muuttuu toistuvien lataus- ja purkausjaksojen jälkeen.

Jakson määritelmän tulee määrittää:

• latausvirta;

• latausjännite;

• lepoaika;

• purkausvirta;

• vastuuvapauden katkaisu;

• ympäristön lämpötila;

• purkaussyvyys;

• kapasiteetin säilyttämiskriteeri;

• testin lopun kunto.

Tuloksen tulee tunnistaa suoritettujen jaksojen lukumäärä ja mitattu kapasiteetti määrätyin väliajoin.

Käyttöiän tuloksiin vaikuttavat:

• solukemia;

• purkautumisnopeus;

• latausnopeus;

• käyttölämpötila;

• purkaussyvyys;

• katkaisuasetukset;

• BMS-käyttäytyminen;

• mekaaniset olosuhteet.

Älä vertaa eri toimittajien käyttöiän arvoja, elleivät testimenetelmät ole vastaavia.

8. BMS ja suojaustoimintojen testaus

Suojaustesti varmistaa, reagoiko akku asianmukaisesti epänormaaleihin sähköolosuhteisiin.

Suunnittelusta riippuen, testaa:

• ylilataussuoja;

• ylipurkaussuojaus;

• ylivirtasuojaus;

• oikosulkusuojaus;

• ylikuumenemissuoja;

• alilämpötilan lataussuojaus;

• solu-jännite epätasapainovaste;

• tasapainotustoiminto;

• viestintä ja tilaraportointi.

Suojaustestit tulee suorittaa hyväksyttyä laboratoriomenettelyä ja sopivia turvavalvontamenetelmiä käyttäen. Se ei saa sisältää vaarallista manuaalista oikosulkua, puhkaisua, avaamista tai akun pakotettua väärinkäyttöä.

BMS- tai PCM-valinnan tulee olla sopusoinnussa solukokoonpanon ja laitearkkitehtuurin kanssa. Katso PCM vs. BMS LiPo-akuille suojausjärjestelmän eron vuoksi.

9. Lämpötilan nousutestaus

Lämpötilaa tulee tarkkailla seuraavien aikana:

• normaali lataus;

• jatkuva vastuuvapaus;

• huippu vastuuvapaus;

• toistuva toiminta;

• korkean kuormituksen laitteiden käyttö;

• syklin käyttöiän testaus.

Mittaa lämpötila asiaankuuluvista paikoista, kuten:

• solut;

• BMS;

• liitin;

• kaapeliliittimet;

• kotelon pinta;

• lähellä olevia laitteen osia.

Tallenna ympäristön lämpötila, kuormitusvirta, testin kesto ja anturin sijainti. Lämpötilatulosta ilman testiolosuhteita on vaikea tulkita.

10. Liittimen, kaapelin ja eristyksen testaus

Liitin ja kaapeli ovat osa akun sähköpolkua, ja ne tulisi sisällyttää testaukseen.

Tarkista:

• liittimen napaisuus;

• pin tehtävä;

• kontaktin jatkuvuus;

• kaapelin pituus;

• lanka mittari;

• kaapelin vedonpoisto;

• parittelu ja säilyttäminen;

• jännitehäviö;

• lämpötilan nousu;

• eristyksen kunto.

Katso mukautetut kaapeli- tai liitinvaatimukset Liittimen valitseminen mukautetulle litiumparistolle.

11. Mekaaninen ja ympäristötestaus

Sovelluksesta riippuen OEM-testaus voi sisältää:

• tärinä;

• mekaaninen isku;

• liittimen säilyttäminen;

• kaapelin taivutus;

• kotelon istuvuus;

• liikenteen simulointi;

• lämpötila altistuminen;

• altistuminen kosteudelle;

• pölyn tai kosteuden arviointi.

Tietyn testausmenetelmän on vastattava tuotteen käyttöympäristöä. Puettava, kädessä pidettävä laite, lääketieteellinen tuote ja teollisuusjärjestelmä voivat vaatia erilaisen mekaanisen validoinnin.

Testaus tulee suorittaa valmiille akun kokoonpanolle, mukaan lukien sen hyväksytty eristys, liitin, BMS ja kotelo.

12. Turvallisuus- ja epänormaalin kunnon tarkastukset

Akkupakkausten turvallisuustestauksen tulee keskittyä valmiin järjestelmän riskeihin.

Arvostelu:

• ylihinta vastaus;

• ylipurkausvaste;

• liiallinen virtavaste;

• epänormaali lämpötilavaste;

• eristystila;

• suoja-aluksella käyttäytyminen;

• liittimen napaisuus;

• solun jännitteen johdonmukaisuus;

• mekaaniset vauriot hyväksyttyjen validointitestien jälkeen.

Turvallisuustestauksen tulee suorittaa pätevä henkilöstö, jolla on asianmukaiset laitteet ja menettelyt. OEM-tiimien ei tulisi yrittää tuhoisia akkukokeita tai avata käsin vaurioituneita tai turvonneita pakkauksia.

Turvallisuustestien tulokset on säilytettävä erillään kuljetus- ja viranomaisasiakirjoista. Suorituskykytesti, turvallisuustesti ja kuljetusasiakirja eivät automaattisesti vastaa samaa vaatimusta.

13. Testaa lopullisen laitteen akku

Penkkitestaus on tärkeää, mutta akku kannattaa testata myös varsinaisessa tuotteessa.

Laitetason testaus voi paljastaa:

• muuntimen häviöt;

• odottamattomat huippuvirrat;

• liitin häiriöt;

• sähkömagneettiset tai viestintäongelmat;

• lämmön kertyminen;

• kotelon paine;

• ennenaikainen pienjännitekatkaisu;

• eri ajoaika kuin teoreettinen arvio.

Käytännön laitetason testi voi sisältää:

• normaali toimintatila;

• enimmäiskuormitustila;

• käynnistys ja sammutus;

• valmius- ja unijaksot;

• lataus asennuksen aikana;

• toistuva käyttö;

• realistiset lämpötilaolosuhteet.

Katso esituotannon näytteen hyväksyntä Kuinka validoida mukautettu LiPo-akkunäyte ennen massatuotantoa.

14. Testitiedot ja hyväksymiskriteerit

Jokaisella tärkeällä testillä tulee olla määritelty kirjaus.

Testipöytäkirjan tulee sisältää:

• akun malli tai projektinumero;

• näytteen sarjanumero;

• solu- ja BMS-tiedot;

• testipäivämäärä;

• testauslaitteet;

• operaattori tai laboratorio;

• testilämpötila;

• lataus- ja purkuehdot;

• mitattu tulos;

• hyväksymisraja;

• hyväksytty/hylätty tila;

• kommentteja ja poikkeamia.

Hyväksymiskriteerit tulee sopia ennen testausta. Muuten akun toimittaja ja OEM-ostaja voivat arvioida saman tuloksen eri tavalla.

Näytettä ei pidä hyväksyä pelkästään siksi, että se 'näyttää normaalilta'. Sähkötiedot, mekaaninen kunto, suojauskäyttäytyminen ja dokumentaatio tulee tarkastella yhdessä.

15. Akun testauksen tarkistuslista

Erittely

• Jännitealue on määritelty.

• Nimelliskapasiteetti ja energiatavoite on määritelty.

• Jatkuva ja huippuvirta dokumentoidaan.

• Lataus- ja purkuehdot on määritelty.

• Testilämpötila tallennetaan.

• BMS ja suojaustoiminnot tunnistetaan.

Sähkötestit

• Avoimen piirin jännite.

• Napaisuus ja jatkuvuus.

• Nimelliskapasiteetti.

• Energian mittaus.

• Jatkuva purkautuminen.

• Huippukuorman suorituskyky.

• Jännitteen lasku.

• Latauskäyttäytyminen.

• Suojareaktio.

• Tiedonsiirto- tai tasapainotustoiminto tarvittaessa.

Mekaaniset ja turvallisuustestit

• Mitat ja paino.

• Liittimen ja kaapelin kunto.

• Eristys.

• Lämpötilan nousu.

• Kotelon istuvuus.

• Tarvittaessa tärinä tai mekaaninen validointi.

• Epänormaalin tilan suojaus.

• Ulkonäkö ja merkinnät.

Dokumentaatio

• Testausmenetelmä.

• Testauslaitteet.

• Testiolosuhteet.

• Mitatut tulokset.

• Hyväksymisrajat.

• Näytteen tunnistaminen.

• Jäljitettävyystietue.

• Poikkeama ja korjaavat toimenpiteet.

FAQ

Mikä on tärkein akkutesti?

Ei ole olemassa yhtä testiä, joka todistaisi täydellisen akun laadun. Kapasiteetti, purkaus, lataus, suojaus, lämpötila, mekaaninen kunto ja laitetason suorituskyky on arvioitava yhdessä.

Miten litiumakun kapasiteetti testataan?

Akkua ladataan määritellyissä olosuhteissa ja puretaan sitten määrätyllä virralla määritettyyn katkaisujännitteeseen asti. Toimitettu Ah tai Wh tallennetaan yhdessä lämpötilan, virran, jännitteen ja testin keston kanssa.

Kuinka usein syklin elinkaaren mittaus tulisi tehdä?

Käyttöiän testaus tulee määritellä OEM-projektin aikana aiotun sovelluksen ja toimittajan pätevyysvaatimusten mukaisesti. Sitä käytetään yleensä suunnittelun todentamiseen, pätevyyteen tai määräaikaiseen laadunvalvontaan jokaisen lähetyksen sijaan.

Miksi jännitteen laskun testaus on tärkeää?

Jännitteen lasku näyttää kuinka pakkaus käyttäytyy kuormituksen alaisena. Liiallinen painuminen voi aiheuttaa laitteen nollauksia, moottorin suorituskyvyn menetystä tai ennenaikaista pienjännitesuojausta, vaikka paketin nimelliskapasiteetti olisi riittävä.

Osoittaako kapasiteettitesti, että akku on turvallinen?

Ei. Kapasiteetti mittaa vain toimitettua latausta tai energiaa määritellyissä olosuhteissa. Turvallisuus vaatii myös suojaustoiminnan, lämpötilan, eristyksen, mekaanisen ja järjestelmätason arvioinnin.

Voiko akku läpäistä laboratoriotestit, mutta epäonnistua laitteessa?

Kyllä. Laitteessa voi olla erilainen kuormitusprofiili, muuntimen häviö, liitinjärjestely, lämpöympäristö tai pienjänniteraja. Testaus valmiin laitteen sisällä on siksi tärkeää.

Johtopäätös

Akun testauksen tulee varmistaa enemmän kuin nimellisjännite ja kapasiteetti. OEM-testisuunnitelman tulee kattaa lataus, jatkuva ja huippupurkaus, jännitteen lasku, syklin käyttöikä, suojatoiminnot, lämpötila, liittimet, eristys, mekaaninen sovitus ja laitetason toiminta.

Luotettavin prosessi yhdistää määritellyt testausolosuhteet, dokumentoidut hyväksymisrajat, yhdenmukaiset laitteet ja jäljitettävät tiedot. Näytteitä tulee verrata samoilla menetelmillä, ja lopullinen pakkaus tulee validoida varsinaisessa tuotteessa ennen tuotannon vapauttamista.

OEM-projekteissa, jotka edellyttävät mukautettua akkusuunnittelua, BMS-integraatiota, liitinkokoonpanoa ja näytetarkistusta, ota yhteyttä ZERNE:hen mukautetun litiumakkupaketin tuen saamiseksi.