Lista de verificare pentru testarea pachetului de baterii: capacitate, descărcare, ciclu de viață și siguranță

Un pachet de baterii nu trebuie aprobat doar pentru că tensiunea și capacitatea acestuia apar corecte pe o fișă de specificații. Pachetul finit trebuie testat ca un sistem complet, incluzând celule, conexiuni, BMS sau PCM, fire, conectori, izolație și carcasă.

Pentru proiectele OEM, testarea ar trebui să răspundă la patru întrebări:

• Pachetul oferă performanța electrică necesară?

• Poate suporta sarcinile normale și de vârf ale dispozitivului?

• Rămâne stabil în timpul utilizării repetate?

• Funcțiile sale de protecție, mecanice și de siguranță îndeplinesc cerințele proiectului?

Un bine definit Planul de testare a pachetului de baterii îi ajută pe ingineri să compare eșantioanele, să identifice variațiile de producție și să reducă riscul aprobării unui pachet care nu funcționează corect în dispozitivul final.

Răspuns rapid: Ce ar trebui să fie inclus în testarea pachetului de baterii?

Un plan complet de testare a pachetului de baterii OEM poate include:

1. Aspectul și inspecția dimensională.

2. Verificarea tensiunii în circuit deschis și a polarității.

3. Testarea capacității nominale.

4. Testarea de descărcare continuă.

5. Testare de sarcină de vârf și de scădere a tensiunii.

6. Testarea performanței de încărcare.

7. Testarea funcției de protecție.

8. Testarea ciclului de viață.

9. Monitorizarea creșterii temperaturii.

10. Inspecție conector, cablu și izolație.

11. Validare mecanică și de mediu.

12. Înregistrările finale ale testelor și revizuirea trasabilității.

Criteriile exacte de acceptare depind de configurația bateriei, tipul celulei, BMS, încărcător, încărcarea dispozitivului și mediul de operare dorit.

1. Confirmați specificația de testare înainte de testare

Testarea ar trebui să înceapă cu o specificație aprobată mai degrabă decât cu o listă de verificare generică de laborator.

Defini:

Rezultatele testelor sunt semnificative numai atunci când sunt înregistrate curentul, tensiunea, temperatura, condițiile de întrerupere și perioadele de repaus.

2. Inspecție vizuală, dimensională și de polaritate

Înainte de testarea electrică, inspectați pachetul finit.

Verifica:

• dimensiunile bateriei;

• greutate;

• starea carcasei sau a husei;

• izolare;

• dirijarea firelor;

• pozitia conectorului;

• etichete și marcaje;

• părți conductoare expuse;

• lovituri, înțepături sau deformare anormală;

• detensionare cablu;

• polaritate.

Conectorul trebuie verificat în raport cu desenul aprobat. Un pachet poate trece un test electric, dar totuși nu se potrivește cu dispozitivul gazdă, deoarece cablul iese din poziție greșită.

Pentru cerințele legate de incintă, examinați spațiu liber din compartimentul bateriei și protecție mecanică.

3. Testare de tensiune și continuitate în circuit deschis

Testarea tensiunii în circuit deschis oferă o verificare inițială a pachetului asamblat.

Verifica:

• tensiunea totală a pachetului;

• polaritate pozitivă și negativă;

• tensiunea între pinii necesari;

• continuitatea cablurilor de alimentare;

• continuitatea firelor de semnal sau de echilibrare;

• absența scurtcircuitelor neașteptate.

Pentru pachetele cu mai multe celule, tensiunile individuale ale celulelor sau ale grupului pot fi verificate, de asemenea, prin interfața BMS corespunzătoare sau a echilibrului.

Acest test nu dovedește capacitatea sau performanța sarcinii. Este un pas inițial de screening care poate identifica erorile de cablare, conectare sau asamblare înainte de a începe teste mai solicitante.

4. Testarea capacității bateriei

Testarea capacității determină cât de multă încărcare poate furniza pachetul în condiții definite.

Un test de capacitate ar trebui să documenteze:

• starea inițială de încărcare;

• tensiune de încărcare;

• curent de încărcare;

• timp de odihnă;

• curent de descărcare;

• tensiune de întrerupere a descărcării;

• temperatura de testare;

• amperi-ore măsurate;

• wați-oră măsurați;

• echipamente de testare.

Capacitatea poate fi exprimată în Ah sau mAh. Energia poate fi exprimată în Wh.

Rezultatul măsurat poate varia cu:

• rata de descărcare;

• tensiune de întrerupere;

• temperatură;

• vechimea bateriei;

• setări BMS;

• timp de odihnă;

• acuratețea echipamentului de testare.

Pentru compararea OEM, utilizați aceeași metodă de testare pentru fiecare probă. O cifră a capacității fără condiții de testare nu ar trebui să fie utilizată ca unică bază pentru evaluarea furnizorului.

5. Testarea performanței de încărcare și descărcare

Încărcarea și descărcarea trebuie testate împreună cu încărcătorul și sistemul de protecție prevăzut, acolo unde este posibil.

Verificări de încărcare

Verifica:

• tensiune de încărcare;

• curent de încărcare;

• timpul de încărcare;

• terminarea taxei;

• temperatura în timpul încărcării;

• Comunicare BMS sau încărcător;

• comportamentul de echilibrare acolo unde este necesar.

Verificări de descărcare

Verifica:

• curent de descărcare continuă;

• stabilitatea tensiunii;

• comportament de cutoff;

• capacitatea utilizabilă;

• creșterea temperaturii;

• răspuns de protecție;

• recuperare după îndepărtarea sarcinii.

Testul ar trebui să reprezinte sarcina reală a dispozitivului, mai degrabă decât să se bazeze doar pe un simplu test cu curent constant.

Cu cât mai larg Ghidul de proiectare a pachetului de baterii litiu-ion explică cum sunt definite cerințele privind tensiunea, capacitatea, BMS și timpul de funcționare înainte de testare.

6. Testarea curentului de vârf și a scăderii tensiunii

Unele dispozitive OEM atrag vârfuri de curent de scurtă durată în timpul pornirii, transmisiei, funcționării motorului sau mișcării actuatorului.

Testarea la sarcină de vârf ar trebui să înregistreze:

• curent de vârf;

• durata de vârf;

• tensiune înainte de sarcină;

• tensiune minimă în timpul evenimentului;

• tensiune de recuperare;

• temperatura conectorului și cablului;

• dacă BMS activează protecția.

Un pachet poate avea o capacitate nominală suficientă, dar totuși poate provoca oprirea dispozitivului dacă tensiunea scade sub tensiunea minimă de intrare a sistemului gazdă.

Testul ar trebui să utilizeze profilul real de sarcină de vârf ori de câte ori este disponibil. Dacă sarcina variază în timp, o sarcină electronică programabilă sau dispozitivul final poate oferi rezultate mai reprezentative decât un singur curent constant.

7. Testarea ciclului de viață

Testarea ciclului de viață evaluează modul în care se schimbă acumulatorul după cicluri repetate de încărcare și descărcare.

O definiție de ciclu ar trebui să specifice:

• curent de încărcare;

• tensiune de încărcare;

• perioada de repaus;

• curent de descărcare;

• limită de descărcare;

• temperatura mediului ambiant;

• adâncimea de descărcare;

• criteriul de reținere a capacității;

• starea de încheiere a testului.

Rezultatul ar trebui să identifice numărul de cicluri finalizate și capacitatea măsurată la intervale definite.

Rezultatele ciclului de viață sunt influențate de:

• chimia celulară;

• rata de descărcare;

• rata de încărcare;

• temperatura de functionare;

• adâncimea de descărcare;

• setări de cutoff;

• Comportamentul BMS;

• conditii mecanice.

Nu comparați valorile ciclului de viață de la diferiți furnizori decât dacă metodele de testare sunt echivalente.

8. Testarea BMS și a funcției de protecție

Testarea de protecție confirmă dacă bateria răspunde corespunzător la condițiile electrice anormale.

În funcție de design, testați:

• protecție la supraîncărcare;

• protecție la supradescărcare;

• protecție la supracurent;

• protectie la scurtcircuit;

• protectie la supratemperatura;

• protecție la încărcare sub temperatură;

• răspunsul la dezechilibru celulă-tensiune;

• funcția de echilibrare;

• comunicare și raportare a stării de încărcare.

Testarea protecției trebuie efectuată folosind o procedură de laborator aprobată și controale de siguranță adecvate. Nu ar trebui să implice scurtcircuitare manuală nesigură, perforare, deschidere sau abuz forțat a unui acumulator.

Alegerea BMS sau PCM ar trebui să fie în concordanță cu configurația celulei și arhitectura dispozitivului. Vedea PCM vs. BMS pentru baterii LiPo pentru distincția sistemului de protecție.

9. Testare de creștere a temperaturii

Temperatura trebuie monitorizată în timpul:

• încărcare normală;

• descărcare continuă;

• debit maxim;

• operație repetată;

• utilizarea dispozitivelor cu sarcină mare;

• testarea ciclului de viață.

Măsurați temperatura în locații relevante, cum ar fi:

• celule;

• BMS;

• conector;

• terminale de cablu;

• suprafata incintei;

• componentele dispozitivului din apropiere.

Înregistrați temperatura ambiantă, curentul de sarcină, durata testului și locația senzorului. Un rezultat de temperatură fără condiții de testare este dificil de interpretat.

10. Testarea conectorilor, cablurilor și izolației

Conectorul și cablul fac parte din calea electrică a bateriei și ar trebui incluse în testare.

Verifica:

• polaritatea conectorului;

• alocarea pinului;

• continuitatea contactului;

• lungimea cablului;

• gabarit de sârmă;

• detensionare cablu;

• împerechere și reținere;

• căderea de tensiune;

• creșterea temperaturii;

• starea de izolare.

Pentru cerințele personalizate de cablu sau conector, consultați Cum să alegeți un conector pentru un pachet personalizat de baterii cu litiu.

11. Testări mecanice și de mediu

În funcție de aplicație, testarea OEM poate include:

• vibrații;

• șoc mecanic;

• reținerea conectorului;

• îndoirea cablului;

• potrivirea incintei;

• simularea transportului;

• expunerea la temperatură;

• expunerea la umiditate;

• evaluarea prafului sau umidității.

Metoda de testare specifică trebuie să se potrivească cu mediul de operare al produsului. Un dispozitiv portabil, portabil, un produs medical și un sistem industrial pot necesita validare mecanică diferită.

Testarea trebuie efectuată pe configurația finală a bateriei, inclusiv izolația aprobată, conectorul, BMS și carcasa sa.

12. Verificări de siguranță și stare anormală

Testarea de siguranță a acumulatorului ar trebui să se concentreze pe riscurile relevante pentru sistemul finit.

Recenzie:

• răspuns la supraîncărcare;

• răspuns la supradescărcare;

• răspuns curent excesiv;

• răspuns anormal la temperatură;

• starea de izolare;

• comportamentul plăcii de protecție;

• polaritatea conectorului;

• consistența tensiunii celulei;

• deteriorare mecanică după teste de validare aprobate.

Testele de siguranță trebuie efectuate de personal calificat, cu echipamente și proceduri adecvate. Echipele OEM nu ar trebui să încerce experimente distructive cu baterii sau să deschidă manual pachetele deteriorate sau umflate.

Rezultatele testelor de siguranță trebuie păstrate separat de documentația de transport și de reglementare. Un test de performanță, un test de siguranță și un document de transport nu reprezintă automat aceeași cerință.

13. Testați bateria în dispozitivul final

Testarea pe banc este importantă, dar bateria ar trebui testată și în produsul propriu-zis.

Testarea la nivel de dispozitiv poate dezvălui:

• pierderi de convertizor;

• curenți de vârf neaștepți;

• interferența conectorului;

• probleme electromagnetice sau de comunicare;

• acumulare termică;

• presiunea incintei;

• oprire prematură de joasă tensiune;

• timp de rulare diferit de estimarea teoretică.

Un test practic la nivel de dispozitiv poate include:

• modul normal de funcționare;

• modul de sarcină maximă;

• pornire și oprire;

• cicluri de așteptare și somn;

• încărcarea în timp ce este instalată;

• utilizarea repetată;

• condiții de temperatură realiste.

Pentru aprobarea eșantionului de pre-producție, vezi Cum să validați un eșantion personalizat de baterie LiPo înainte de producția în masă.

14. Înregistrările testelor și criteriile de acceptare

Fiecare test important ar trebui să aibă o înregistrare definită.

O înregistrare a testului trebuie să includă:

• modelul bateriei sau numărul proiectului;

• numărul de serie al probei;

• informații despre celulă și BMS;

• data testului;

• echipamente de testare;

• operator sau laborator;

• temperatura de testare;

• condițiile de încărcare și descărcare;

• rezultatul măsurat;

• limita de acceptare;

• stare de promovare/eșec;

• comentarii si abateri.

Criteriile de acceptare trebuie convenite înainte de testare. În caz contrar, același rezultat poate fi apreciat diferit de furnizorul de baterii și de cumpărătorul OEM.

Un eșantion nu trebuie aprobat doar pentru că „pare normal”. Datele electrice, starea mecanică, comportamentul de protecție și documentația ar trebui revizuite împreună.

15. Lista de verificare a testării pachetului de baterii

Caietul de sarcini

• Gama de tensiune este definită.

• Capacitatea nominală și obiectivul energetic sunt definite.

• Curentul continuu și de vârf sunt documentate.

• Condițiile de încărcare și descărcare sunt specificate.

• Temperatura de testare este înregistrată.

• BMS și funcțiile de protecție sunt identificate.

Teste electrice

• Tensiune în circuit deschis.

• Polaritate și continuitate.

• Capacitate nominală.

• Măsurarea energiei.

• Descărcare continuă.

• Performanță la sarcină de vârf.

• Scăderea tensiunii.

• Comportamentul de încărcare.

• Răspuns de protecție.

• Funcția de comunicare sau de echilibrare, acolo unde este cazul.

Încercări mecanice și de siguranță

• Dimensiuni si greutate.

• Stare conector și cablu.

• Izolare.

• Creșterea temperaturii.

• Potrivire incintă.

• Vibrații sau validare mecanică acolo unde este necesar.

• Protecție în condiții anormale.

• Aspect și etichetare.

Documentare

• Metoda de testare.

• Echipamente de testare.

• Condiții de testare.

• Rezultate măsurate.

• Limite de acceptare.

• Identificarea probei.

• Înregistrare de trasabilitate.

• Înregistrarea abaterilor și a acțiunilor corective.

FAQ

Care este cel mai important test de acumulator?

Nu există un singur test care să demonstreze calitatea completă a acumulatorului. Capacitatea, descărcarea, încărcarea, protecția, temperatura, starea mecanică și performanța la nivel de dispozitiv trebuie evaluate împreună.

Cum este testată capacitatea bateriei cu litiu?

Pachetul este încărcat în condiții definite și apoi descărcat la un curent specificat până la o tensiune de întrerupere definită. Ah sau Wh livrat este înregistrat împreună cu temperatura, curentul, tensiunea și durata testului.

Cât de des ar trebui efectuată testarea ciclului de viață?

Testarea ciclului de viață ar trebui definită în timpul proiectului OEM în funcție de aplicația prevăzută și de cerințele de calificare a furnizorului. Este utilizat în mod normal pentru verificarea designului, calificarea sau monitorizarea periodică a calității, mai degrabă decât pentru fiecare expediere.

De ce este importantă testarea căderii tensiunii?

Scăderea tensiunii arată cum se comportă pachetul sub sarcină. Scurgerea excesivă poate cauza resetarea dispozitivului, pierderea performanței motorului sau protecția prematură la joasă tensiune, chiar și atunci când pachetul are o capacitate nominală suficientă.

Un test de capacitate dovedește că o baterie este sigură?

Nu. Capacitatea măsoară doar taxa sau energia livrată în condiții definite. Siguranța necesită, de asemenea, evaluarea funcției de protecție, temperatură, izolație, mecanică și la nivel de sistem.

Poate un acumulator să treacă testele de laborator, dar să eșueze în dispozitiv?

Da. Dispozitivul poate avea un profil de sarcină diferit, pierderea convertizorului, aranjarea conectorilor, mediul termic sau limită de joasă tensiune. Testarea în interiorul dispozitivului finit este, prin urmare, importantă.

Concluzie

Testarea acumulatorului ar trebui să verifice mai mult decât tensiunea și capacitatea nominală. Un plan de testare OEM ar trebui să acopere încărcarea, descărcarea continuă și de vârf, scăderea tensiunii, ciclul de viață, funcțiile de protecție, temperatura, conectorii, izolația, potrivirea mecanică și funcționarea la nivel de dispozitiv.

Cel mai fiabil proces combină condiții de testare definite, limite de acceptare documentate, echipamente consistente și înregistrări trasabile. Probele trebuie comparate folosind aceleași metode, iar pachetul final trebuie validat în produsul real înainte de lansarea în producție.

Pentru proiectele OEM care necesită proiectare personalizată a bateriei, integrare BMS, configurarea conectorilor și validarea eșantionului, contactați ZENE pentru suport personalizat pentru pachetul de baterii cu litiu.