Testovanie batérií na konci životnosti: Praktický sprievodca pre dodržiavanie predpisov pre elektromobily a systémy akumulácie energie (EV & BESS)

Stručný prehľad

• Testovanie batériových balíkov na konci životnosti overuje, ako bol daný balík skutočne zostavený – izoláciu, výdržné napätie, vnútorný odpor, celkové napätie, rozptyl napätia článkov a teploty, dáta zo systému riadenia batérií (BMS). Laboratórne testovanie overuje správanie sa návrhu. Tieto dva typy testovania nie je možné navzájom nahradiť.

• Testovanie batériových balíkov na konci životnosti sa tiež líši od starnutia (procesu podmienkovania) a od batériového cyklera (zariadenia na charakterizáciu). Zamieňanie týchto štyroch pojmov je najčastejšou chybou pri zakúpení zariadení v rámci výroby batériových balíkov.

Čo znamená pojem „koncová kontrola“ – a čo neznamená

Po prvé, terminologická past, ktorá kupujúcim stojí reálne peniaze. Koncová kontrola (EOL) je výrobný pojem: posledná stanica pred zabalením do krabice. Koniec životnosti je termín súvisiaci so zdravím batérií: balíček, ktorý stratil výkon a je vyraďovaný, opätovne využívaný alebo recyklovaný. Rovnaká skratka, opačné konce životného cyklu výrobku.

V tomto článku sa EOL vždy vzťahuje na koncovú kontrolu pre testovanie batériových balíkov na konci životnosti .

Stanica koncovej kontroly batériového balíka odpovedá na jednu otázku pre každý jednotlivý kus: bol tento balík správne zostavený a je bezpečné ho napájať?

Nie je to výskumný prístroj, nie je to environmentálna komora a nie je to certifikačná laboratórium. Je to brána výrobného procesu: rýchla, opakovateľná, naprogramovaná a prepojená s sériovým číslom.

Poznámka k rozsahu. Táto príručka sa zaoberá EOL na úrovni balíkov a modulov v 12–400 V DC trieda – rozsah používaný v batériových balíčkoch pre osobné a nákladné vozidlá, pri priemyselno-komerčnom (C&I) ukladaní energie, v domácom ukladaní energie a v mobilnom ukladaní energie. Kontajnerizované 1500 V kabinetové systémy na úrovni verejných elektrických sietí predstavujú iný technický problém s odlišnou bezpečnostnou prístrojovou výbavou a odlišnou architektúrou stanice.

Štyri testy, ktoré sa ľudia neustále pliesť

Ak si z tejto príručky vezmete len jednu vec, nech je to táto tabuľka. EOL testovanie, laboratórne overenie, starnutie a cyklenie sú štyri odlišné úlohy. Kupujúci často zadávajú jednu a očakávajú ostatné tri.

 

Tri upresnenia, ktoré majú v praxi význam:

Certifikácia sa nevzťahuje na montáž. Typový test sa vykonáva na malom počte jednotiek, ktoré sa zostavujú starostlivo, často ručne. Vaša výrobná linka vyrába stovky jednotiek týždenne pomocou krútiacich pištov a so striedaním smien. Každá chyba pri montáži je pre typový test neviditeľná – a každá z nich predstavuje riziko na úrovni jednotlivých jednotiek.

Starnutie nie je bezpečnostnou bránou. Starnutie buniek za podmienok kontrolovanej úrovne nabitia a teploty. Tento proces nepoužíva skúšku výdržného napätia, nezisťuje izoláciu a nepreveruje, či batéria prežila prenos z miesta starnutia do konečnej montáže. Batérie zlyhávajú na konci životnosti (EOL) aj po úspešnom starnutí častejšie, ako ľudia očakávajú, pretože práve pri usporiadaní káblového zväzku a uzatváraní krytu dochádza k poškodeniu.

Cykler nie je stanica na konci životného cyklu (EOL). Cykler je presný prístroj na meranie bunky alebo batérie počas niekoľkých hodín. Nemá zdroj skúšky výdržného napätia (hipot), nemá postup pre skúšku izolácie a nemá pracovný postup schválenia/zamietnutia riadený systémom MES. Cykler môžete umiestniť do stanice EOL, avšak samostatný cykler sa nedá premeniť na takúto stanicu.

Čo skutočne kontroluje stanica EOL pre batériu

Výrobná postupnosť EOL detekuje chyby. Necharakterizuje výkon. Každý krok je označený časovou pečiatkou a uložený spolu so sériovým číslom batérie.

3.1 Elektrická bezpečnosť

 

Stojí za to povedať nahlas: Skúška výdržného napätia a skúška odporu izolácie nie sú rovnakým testom a ani jeden z nich nemôže nahradiť druhý. Odpor izolácie meria únikový prúd pri špecifikovanej jednosmernej napäťovej úrovni; skúška hipot zaťažuje izolačný systém, aby sa preukázala jeho odolnosť voči prebitiu. Jedna je merací test, druhá je zaťažovací test. Stanica, ktorá ponúka len jeden z týchto testov, nie je kompletnou bezpečnostnou stanicou.

Skontrolujte rozsah prístroja, nie iba testovacie napätie. Bezpečnostný tester špecifikovaný len pre súčasný výrobok nemusí pokryť výrobok budúceho roku. Systém popísaný tu obsahuje zdroj DC hipot s rozsahom 0,05–6 kV pri 10 mA a merací prístroj izolačného odporu pokrývajúci 0,1 MΩ až 10 GΩ , takže rovnaký kabinet je možné znova naprogramovať pri zvyšovaní napätia batérií namiesto toho, aby sa musel znova zakúpiť.

3.2 Elektrický výkon

 

3.3 Komunikácia BMS a overenie dát

Umiestnenie EOL v linke

Typický tok vyzerá nasledovne:

Inšpekcia buniek pri príjme → montáž modulov → montáž batérií → starnutie / formovanie → test EOL → balenie → odoslanie

Dve pravidlá umiestnenia:

EOL sa nachádza po starnutí a po úplnej mechanickej montáži. Všetko, čo sa deje po teste – usporiadanie káblov, zatvorenie krytu, preprava do krabice – nie je testované. Umiestnite stanicu čo najbližšie k krabici, ak to vaša výrobná úprava umožňuje

EOL je posledná brána, nie prvá. Kontrola prichádzajúcich článkov a kontrola na úrovni modulov odhalia problémy v čase, keď sú ešte lacné. Zistenie chybného zvárania na konci výroby znamená prepracovanie hotového balenia. Dobrá výrobná linka presúva kontrolu čo najviac do predchádzajúcich fáz výroby a využíva kontrolu na konci výroby (EOL) na potvrdenie kvality hotového výrobku.

Prečo sa 100 % EOL testovanie stalo základným požiadavkou

Bezpečnosť. Poškodenie izolácie, uvoľnené ukončenia a spojenia s vysokým odporom sa neprejavujú pri výberovej skúške a ani sa neoznámia „zdvorilo“. Prejavujú sa ako nežiadúce vypnutia, horúce konektory alebo teplotná udalosť po uvedení do prevádzky – na mieste zákazníka. Kontrola na konci výroby (EOL) je posledným bodom, v ktorom je oprava stále rýchla (trvá minúty), nie drahá (vyžaduje návštevu na mieste).

Dodržiavanie predpisov a verejné obstarávanie. Sieťovo pripojené a automobilové programy čoraz viac vyžadujú testovacie záznamy na jednotku ako súčasť dokumentačného balíka: súbory CE, kvalitné podania v štýle PPAP, ponúky verejných dodávateľov energie, testovanie pri prevzatí miesta a teraz aj údaje pre pas. V Taliansku sa dokumentácia pre uvedenie do prevádzky pripravovaná podľa praxe CEI 64-8 bežne zahŕňa záznamy o overení zariadenia; v indických ponukách verejných dodávateľov energie sa dôkazy o testovaní na jednotku stali štandardnou požiadavkou namiesto toho, aby slúžili ako odlišovací prvok. Chýbajúce záznamy spomaľujú schválenie, zadržiavajú splnenie platobných etáp a oslabujú postavenie pri zárukach.

Náklady na servis v teréne. Riešenie poruchy batériového balíka na diaľkovom mieste so solárnou elektrárnou a úložiskom alebo uplatnenie záručného nároku na vozidlo v trhu vzdialenom o tri trhy stojí násobok nákladov na test, ktorý by poruchu odhalil. Každá jednotka, ktorá zlyhá na konci životnosti namiesto toho, aby zlyhala v reálnych podmienkach, predstavuje jednu nepotrebne zaplatenú jazdu servisného vozidla.