Контрольний список тестування акумуляторної батареї: ємність, розряд, термін служби та безпека

Акумуляторна батарея не повинна бути схвалена лише тому, що її напруга та ємність вказані правильно в технічних характеристиках. Готовий пакет повинен бути протестований як повна система, включаючи елементи, з’єднання, BMS або PCM, дроти, роз’єми, ізоляцію та корпус.

Для OEM-проектів тестування має відповісти на чотири запитання:

• Чи забезпечує комплект необхідну електричну продуктивність?

• Чи зможе він витримати звичайне та пікове навантаження пристрою?

• Чи залишається він стабільним під час повторного використання?

• Чи відповідають його захисні, механічні та безпекові функції вимогам проекту?

Чітко визначений План тестування акумуляторної батареї допомагає інженерам порівнювати зразки, визначати виробничі варіації та зменшувати ризик затвердження блоку, який не працює належним чином у кінцевому пристрої.

Швидка відповідь: що має бути включено в тестування акумуляторної батареї?

Повний план тестування акумуляторної батареї OEM може включати:

1. Зовнішній вигляд і перевірка розмірів.

2. Перевірка напруги холостого ходу та полярності.

3. Випробування номінальної потужності.

4. Безперервне тестування розряду.

5. Випробування пікового навантаження та провалу напруги.

6. Тестування продуктивності зарядки.

7. Тестування функції захисту.

8. Тестування життєвого циклу.

9. Моніторинг підвищення температури.

10. Перевірка з’єднувача, кабелю та ізоляції.

11. Механічна та екологічна перевірка.

12. Остаточні записи випробувань і перевірка простежуваності.

Точні критерії прийнятності залежать від конфігурації акумулятора, типу елемента, BMS, зарядного пристрою, навантаження пристрою та передбачуваного робочого середовища.

1. Підтвердьте специфікацію тесту перед тестуванням

Тестування слід починати із затвердженої специфікації, а не загального лабораторного контрольного списку.

Визначити:

Результати випробувань є значущими лише тоді, коли фіксуються струм, напруга, температура, умови відключення та періоди відпочинку.

2. Візуальна перевірка, перевірка розмірів і полярності

Перед електричними випробуваннями огляньте готову упаковку.

перевірити:

• розміри акумулятора;

• вага;

• стан футляра або сумки;

• ізоляція;

• прокладання проводів;

• положення роз'єму;

• етикетки та маркування;

• відкриті струмопровідні частини;

• вм'ятини, проколи або аномальна деформація;

• розрядка натягу кабелю;

• полярність.

З’єднувач необхідно перевірити на відповідність затвердженому кресленню. Пакет може пройти електричний тест, але все одно не підійде до головного пристрою, оскільки кабель виходить із неправильного положення.

Перегляньте вимоги до корпусу прозорість батарейного відсіку та механічний захист.

3. Перевірка напруги відкритого ланцюга та безперервності

Перевірка напруги розімкнутого ланцюга забезпечує початкову перевірку зібраної упаковки.

Підтвердити:

• загальна напруга пакета;

• позитивна і негативна полярність;

• напруга між необхідними висновками;

• безперервність силових проводів;

• безперервність сигнальних або балансових проводів;

• відсутність несподіваних коротких замикань.

Для пакетів із кількома осередками напругу окремого осередку або групи також можна перевірити через відповідний інтерфейс BMS або балансу.

Цей тест не підтверджує потужність або ефективність навантаження. Це початковий етап перевірки, який може виявити помилки проводки, підключення або складання перед початком складніших тестів.

4. Перевірка ємності акумулятора

Тестування ємності визначає, скільки заряду акумулятор може забезпечити за певних умов.

Перевірка потужності повинна документувати:

• початковий стан заряду;

• напруга заряду;

• струм заряду;

• час відпочинку;

• струм розряду;

• напруга відсічення розряду;

• температура випробування;

• вимірювані ампер-години;

• вимірювані ват-години;

• тестове обладнання.

Ємність може бути виражена в Аг або мАг. Енергію можна виразити у Вт·год.

Виміряний результат може відрізнятися залежно від:

• швидкість розряду;

• напруга відсічення;

• температура;

• вік акумулятора;

• налаштування BMS;

• час відпочинку;

• точність тестового обладнання.

Для порівняння OEM використовуйте той самий метод тестування для кожного зразка. Показник потужності без умов випробування не повинен використовуватися як єдина основа для оцінки постачальника.

5. Тестування продуктивності заряду та розряду

Заряджання та розряджання слід перевіряти разом із призначеним зарядним пристроєм та системою захисту, де це можливо.

Зарядні чеки

Підтвердити:

• напруга зарядки;

• зарядний струм;

• час зарядки;

• припинення заряду;

• температура під час зарядки;

• зв'язок BMS або зарядний пристрій;

• збалансована поведінка, де це необхідно.

Розрядні чеки

Підтвердити:

• безперервний струм розряду;

• стабільність напруги;

• поведінка відсікання;

• корисна ємність;

• підвищення температури;

• реакція захисту;

• відновлення після зняття навантаження.

Тест має відображати фактичне навантаження пристрою, а не покладатися лише на простий тест постійного струму.

Чим ширше Керівництво з розробки літій-іонної батареї пояснює, як визначаються вимоги до напруги, ємності, BMS і часу роботи перед тестуванням.

6. Випробування пікового струму та падіння напруги

Деякі пристрої OEM споживають короткочасні піки струму під час запуску, трансмісії, роботи двигуна або руху приводу.

Тестування пікового навантаження повинно реєструвати:

• піковий струм;

• тривалість піку;

• напруга перед навантаженням;

• мінімальна напруга під час заходу;

• відновлення напруги;

• температура роз'єму і кабелю;

• чи активує BMS захист.

Батарея може мати достатню номінальну ємність, але все одно призводити до відключення пристрою, якщо напруга падає нижче мінімальної вхідної напруги головної системи.

Тест повинен використовувати фактичний профіль пікового навантаження, якщо він доступний. Якщо навантаження змінюється з часом, програмоване електронне навантаження або кінцевий пристрій може забезпечити більш репрезентативні результати, ніж один постійний струм.

7. Тестування життєвого циклу

Тестування життєвого циклу оцінює, як акумуляторна батарея змінюється після повторних циклів заряджання та розряджання.

Визначення циклу має вказувати:

• струм заряду;

• напруга заряду;

• період відпочинку;

• струм розряду;

• відсічка розряду;

• температура навколишнього середовища;

• глибина розряду;

• критерій збереження ємності;

• умова закінчення тесту.

Результат повинен визначити кількість завершених циклів і виміряну ємність через певні проміжки часу.

На результати циклу життя впливають:

• клітинна хімія;

• швидкість розряду;

• тариф заряду;

• робоча температура;

• глибина розряду;

• налаштування зрізу;

• поведінка BMS;

• механічні умови.

Не порівнюйте значення життєвого циклу від різних постачальників, якщо методи випробувань не еквівалентні.

8. BMS і тестування функцій захисту

Тестування захисту підтверджує, чи належним чином акумулятор реагує на ненормальні електричні умови.

Залежно від конструкції випробуйте:

• захист від перезаряду;

• захист від перерозряду;

• захист від надструму;

• захист від короткого замикання;

• захист від перегріву;

• захист від перегріву зарядки;

• відповідь дисбалансу напруги клітини;

• функція балансування;

• зв'язок і звітність про стан заряду.

Випробування захисту слід проводити з використанням схваленої лабораторної процедури та відповідних засобів контролю безпеки. Це не повинно включати небезпечне ручне замикання, проколювання, відкриття або насильницьке використання акумуляторної батареї.

Вибір BMS або PCM повинен узгоджуватися з конфігурацією стільника та архітектурою пристрою. див PCM проти BMS для батарей LiPo для відмінності системи захисту.

9. Випробування на підвищення температури

Слідкуйте за температурою під час:

• нормальна зарядка;

• безперервний розряд;

• піковий розряд;

• повторна операція;

• використання пристрою з високим навантаженням;

• тестування життєвого циклу.

Вимірюйте температуру у відповідних місцях, наприклад:

• клітини;

• BMS;

• роз'єм;

• кабельні клеми;

• поверхню корпусу;

• компоненти пристрою поблизу.

Записуйте температуру навколишнього середовища, струм навантаження, тривалість тестування та розташування датчика. Результат температури без умов випробувань важко інтерпретувати.

10. Перевірка з’єднувача, кабелю та ізоляції

Роз’єм і кабель є частиною електричного шляху батареї, і їх слід включити в тестування.

перевірити:

• полярність роз'єму;

• призначення штифтів;

• безперервність контакту;

• довжина кабелю;

• калібр дроту;

• розрядка натягу кабелю;

• парування та утримання;

• падіння напруги;

• підвищення температури;

• стан ізоляції.

Вимоги до спеціального кабелю або з’єднувача див Як вибрати роз’єм для індивідуальної літієвої батареї.

11. Механічні та екологічні випробування

Залежно від застосування тестування OEM може включати:

• вібрація;

• механічний удар;

• утримання роз'єму;

• згинання кабелю;

• підгонка корпусу;

• транспортне моделювання;

• температурний вплив;

• вплив вологи;

• оцінка пилу або вологи.

Конкретний метод тестування має відповідати робочому середовищу продукту. Носійний, портативний пристрій, медичний виріб і промислова система можуть вимагати іншої механічної перевірки.

Випробування слід проводити на готовій конфігурації батареї, включаючи її затверджену ізоляцію, роз’єм, BMS і корпус.

12. Перевірки безпеки та ненормальних умов

Тестування безпеки акумуляторної батареї має зосереджуватися на ризиках, пов’язаних із готовою системою.

огляд:

• відповідь на завищену плату;

• реакція на надмірний розряд;

• надмірний струмовий відгук;

• аномальна температурна реакція;

• стан ізоляції;

• поведінка захисної дошки;

• полярність роз'єму;

• сталість напруги клітини;

• механічні пошкодження після схвалених перевірочних випробувань.

Тестування на безпеку має проводитися кваліфікованим персоналом із відповідним обладнанням і процедурами. Команди OEM не повинні проводити руйнівні експерименти з батареями або вручну відкривати пошкоджені або набряклі пачки.

Результати випробувань на безпеку повинні зберігатися окремо від транспортної та нормативної документації. Тест на ефективність, тест на безпеку та транспортний документ автоматично не представляють ту саму вимогу.

13. Перевірте батарею в кінцевому пристрої

Стендове тестування є важливим, але батарею також слід перевіряти в реальному продукті.

Тестування на рівні пристрою може виявити:

• втрати перетворювача;

• несподівані пікові струми;

• перешкоди роз'єму;

• електромагнітні або зв'язкові проблеми;

• теплова акумуляція;

• тиск в корпусі;

• передчасне низьковольтне відключення;

• час роботи відрізняється від теоретичної оцінки.

Практичний тест на рівні пристрою може включати:

• нормальний режим роботи;

• режим максимального навантаження;

• запуск і відключення;

• цикли очікування та сну;

• зарядка під час встановлення;

• багаторазове використання;

• реалістичні температурні умови.

Для попереднього затвердження зразка див Як перевірити індивідуальний зразок LiPo батареї перед масовим виробництвом.

14. Записи випробувань і критерії прийнятності

Кожен важливий тест повинен мати певний запис.

Протокол тестування повинен містити:

• модель акумулятора або номер проекту;

• серійний номер зразка;

• інформація про стільниковий зв'язок і BMS;

• дата тестування;

• тестове обладнання;

• оператор або лабораторія;

• температура випробування;

• умови заряду та розряду;

• виміряний результат;

• межа прийому;

• статус склав/не пройшов;

• зауваження та відхилення.

Критерії прийнятності повинні бути узгоджені перед тестуванням. В іншому випадку той самий результат може бути оцінений постачальником акумулятора та покупцем OEM по-різному.

Зразок не слід затверджувати лише тому, що він 'виглядає нормально'. Електричні дані, механічний стан, поведінку захисту та документацію слід перевіряти разом.

15. Контрольний список тестування акумуляторної батареї

Специфікація

• Визначається діапазон напруги.

• Визначаються номінальна потужність і енергоспоживання.

• Безперервний і піковий струм задокументовано.

• Умови заряду та розряду вказані.

• Випробувальну температуру записують.

• BMS і функції захисту визначені.

Електричні випробування

• Напруга холостого ходу.

• Полярність і безперервність.

• Номінальна потужність.

• Вимірювання енергії.

• Безперервний розряд.

• Пікове навантаження.

• Просадка напруги.

• Поведінка зарядки.

• Реакція захисту.

• Комунікаційна або балансувальна функція, де це можливо.

Механічні випробування та випробування на безпеку

• Розміри та вага.

• Стан роз'єму і кабелю.

• Ізоляція.

• Підвищення температури.

• Підгонка корпусу.

• Вібрація або механічна перевірка, якщо це необхідно.

• Захист від ненормальних умов.

• Зовнішній вигляд і маркування.

Документація

• Метод випробування.

• Тестове обладнання.

• Умови випробувань.

• Виміряні результати.

• Межі прийому.

• Ідентифікація зразка.

• Запис простежуваності.

• Запис відхилень і коригувальних дій.

FAQ

Який найважливіший тест акумуляторної батареї?

Немає єдиного тесту, який підтверджує повну якість акумуляторної батареї. Ємність, розряд, заряджання, захист, температуру, механічний стан і продуктивність на рівні пристрою слід оцінювати разом.

Як перевіряється ємність літієвої батареї?

Батарея заряджається за певних умов, а потім розряджається за заданої сили струму до досягнення певної напруги відключення. Витрачені А·год або Вт·год записуються разом із температурою, струмом, напругою та тривалістю випробування.

Як часто слід проводити тестування життєвого циклу?

Випробування життєвого циклу повинні бути визначені під час проекту OEM відповідно до передбачуваного застосування та кваліфікаційних вимог постачальника. Зазвичай він використовується для перевірки конструкції, кваліфікації або періодичного моніторингу якості, а не для кожного постачання.

Чому важливий тест на просідання напруги?

Просадка напруги показує, як пачка поводиться під навантаженням. Надмірне провисання може спричинити скидання пристрою, втрату продуктивності двигуна або передчасний захист від низької напруги, навіть якщо пакет має достатню номінальну потужність.

Чи перевірка ємності доводить, що акумулятор безпечний?

Ні. Ємність вимірює лише доставлений заряд або енергію за певних умов. Безпека також потребує оцінки функції захисту, температури, ізоляції, механічного та системного рівня.

Чи може акумуляторна батарея пройти лабораторні випробування, але вийти з ладу в пристрої?

так Пристрій може мати інший профіль навантаження, втрати перетворювача, розташування роз’ємів, температурне середовище або межу низької напруги. Тому тестування всередині готового пристрою є важливим.

Висновок

Тестування акумуляторної батареї має підтверджувати напругу та ємність, що перевищує номінальну. План тестування OEM повинен охоплювати зарядку, безперервну та пікову розрядку, падіння напруги, термін служби, функції захисту, температуру, роз’єми, ізоляцію, механічну підгонку та роботу на рівні пристрою.

Найбільш надійний процес поєднує в собі визначені умови випробувань, задокументовані межі прийнятності, узгоджене обладнання та записи, які можна відстежити. Зразки слід порівнювати за допомогою тих самих методів, а остаточну упаковку слід перевірити на фактичний продукт перед випуском у виробництво.

Для OEM-проектів, які вимагають нестандартного дизайну батареї, інтеграції BMS, конфігурації роз’єму та перевірки зразків, зв’яжіться з ZERNE для підтримки спеціальної літієвої батареї.