Contact us
Live Chat with Tek representatives. Available 6:00 AM - 4:30 PM
Call us at
Available 6:00 AM – 5:00 PM (PST) Business Days
Download
Download Manuals, Datasheets, Software and more:
Feedback
Electric Vehicle Battery Testing – A New World of Challenges
Các hệ thống sản xuất pin, mô-đun và bộ của xe điện dựa trên các thiết bị điện chính xác để xác định biến thể một cách đáng tin cậy. Các nhà sản xuất phụ thuộc vào thiết bị kiểm tra giá cả phải chăng để:
- Luôn phát hiện các dị thường nhỏ về điện
- Tích hợp vào các hệ thống tự động phức tạp và đa dạng
- Thích ứng khi các yêu cầu kiểm tra phát triển
- Cung cấp không có thời gian chết
Test engineers are working closely with R&D engineers to bring new battery technologies to reality. And engineers trust Keithley electric vehicle testing equipment to help them to push the boundaries.
Tìm hiểu bí quyết:
- Phân loại pin với kiểm tra điện áp mạch hở
- Mấu pin và kiểm tra mối hàn busbar với các phép đo điện trở
- Kiểm tra môi trường và an toàn bằng cách sử dụng Ghi dữ liệu nhiệt độ
- Định lượng pin tự xả với kiểm tra điện áp mạch hở
- Quá trình hình thành, lão hóa và chu kỳ pin
- Đảm bảo chất lượng pin với điện trở bên trong DC
- Kiểm tra chất lượng tiếp xúc điện cực với các phép đo điện trở thấp
- Duy trình trạng thái cách ly của pin bằng cách đo điện trở cách điện
Công nghệ pin EV và các kiểm tra sản xuất quan trọng
Đo điện áp hở mạch trên pin.
Tìm hiểu thêm:
Đo điện áp mạch hở của pin với Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số Keithley DMM7510
Đo điện áp mạch hở của pin với Keithley DMM7510
Phân loại pin với kiểm tra điện áp mạch hở (OCV)
Phân loại pin là một bước quan trọng trong bất kỳ môi trường sản xuất pin nào mà hiệu suất của pin là yếu tố then chốt. Các phép đo điện áp mạch hở (OCV) được sử dụng để phân loại pin thành các cấp sau:
- Grade A batteries have the longest lifespans, lower internal impedance and better overall performance. Used in high power applications like electric vehicles.
- Pin Loại B có hiệu suất kém hơn và tuổi thọ ngắn hơn. Được sử dụng cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng
- Pin Loại C có hiệu suất thấp nhất. Được sử dụng cho các ứng dụng di động pin đơn
Các nhà sản xuất cần phải tách pin chất lượng cao nhất ra khỏi pin có thể có các khiếm khuyết bên trong như microshort hoặc chất gây ô nhiễm. OCV của pin có thể được theo dõi theo thời gian để quan sát xu hướng xả và mô tả hiệu suất. Quá trình này có thể mất hàng tuần để quan sát những thay đổi trong OCV ở hàng chục đến hàng trăm micro vôn.
Keithley’s DMM7510 is a perfect solution for OCV testing in the production environment. Its 7.5 digit measurement resolution and superior accuracy means measuring smaller changes in voltage and getting results sooner. For higher volume applications, the Keithley 3706A System Switch and Multimeter allows for up to 576 two-wire channels in one mainframe, expanding your testing capabilities without sacrificing test rack or bench space.
Mấu pin và kiểm tra mối hàn busbar với các phép đo điện trở
Hàn là cách làm phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động để kết nối các mấu pin với các điện cực cũng như kết nối các pin đã hoàn thành với nhau để tạo thành một bộ pin. Các bộ pin lớn có thể có hàng chục đến hàng trăm mối hàn, hoặc mối nối, kết nối các pin với busbar.
Mối hàn chất lượng tốt đóng góp ít điện trở vào mạch, thường chỉ vài micro ôm. Các mối hàn hoặc mối nối không tốt có thể lên đến mili ôm, dẫn đến các vấn đề về hiệu suất và sinh nhiệt dư thừa có thể gây ra hiện tượng thoát nhiệt nghiêm trọng. Gần như không thể xác định được mối hàn xấu bằng mắt thường.
Tuy nhiên, các khiếm khuyết của mối hàn có thể được xác định nhanh chóng trong môi trường sản xuất với phép đo điện trở sử dụng DMM chính xác như Đồng hồ vạn năng và Thiết bị chuyển mạch hệ thống Keithley 3706A và nguồn hiện tại như Keithley 2460 SMU. SMU có thể cung cấp dòng điện chính xác lên đến 7 A trong khi DMM đo điện trở của mối nối xuống đến micro ôm. Mật độ chuyển mạch cao được tích hợp trong 3706A cho phép kiểm tra mối hàn nhiều hơn với ít đi dây lại hơn.
Các phép đo nhiệt độ đa điểm được thực hiện bằng DMM đa kênh như 3706A.
Tìm hiểu thêm:
Giám sát nhiệt độ pin bằng Thiết bị chuyển mạch hệ thống Keithley 3706A và Đồng hồ vạn năng
Kiểm tra môi trường và an toàn bằng cách sử dụng Ghi dữ liệu nhiệt độ
Environmental testing is extremely important to ensure batteries will withstand and perform under extreme environmental conditions. Thermal testing is also an important part of safety qualifications. Although temperature testing varies widely depending on the test sequence, battery type, and physical constraints, common temperature measurements on a battery include:
- Nhiệt độ bên trong của pin hoặc mô-đun sử dụng cảm biến nhúng
- Nhiệt độ bên ngoài của một pin hoặc mô-đun
- Theo dõi nhiệt độ môi trường xung quanh gói để hiểu sự tản nhiệt hoặc để xác minh các điều kiện môi trường.
Vì hiệu suất của pin phụ thuộc vào nhiệt độ, các kỹ sư sẽ đo, lập tài liệu và trong một số trường hợp sẽ mô tả đặc điểm và lập trình pin vào EV khi được lắp đặt. Nhiệt độ cũng là một chỉ báo về sự hỏng hóc của tế bào và sự thoát nhiệt.
Hệ thống chuyển mạch hệ thống và Đồng hồ vạn năng Keithley 3706A là hệ thống chuyển mạch mật độ cao với tối đa 576 kênh 2 dây trên mỗi máy tính lớn. Cấu hình chuyển mạch tùy chỉnh có thể được cấu hình cho mật độ cho nhiều điểm giám sát hơn hoặc cho tốc độ để kiểm tra nhiệt độ nhanh chóng.
Định lượng pin tự xả với Kiểm tra điện áp mạch hở (OCV)
Pin có xu hướng xả theo thời gian khi chúng không được kết nối, vì phản ứng hóa học từ từ tự đảo ngược bên trong. Lý tưởng nhất là dòng điện tự xả bên trong này cực kỳ nhỏ để pin có thể giữ sạc lâu hơn. Pin có các khiếm khuyết bên trong như đoản mạch nhỏ, lỗ kim trong bộ phân tách và chất gây ô nhiễm, sẽ xả nhanh hơn theo thời gian so với các loại pin có chất lượng cao hơn.
This could cause poor performance and balancing issues in a pack or cause the cell to be stressed. The open circuit voltage (OCV) of the battery can be used to monitor the self-discharge behavior as the open circuit voltage decreases when the battery discharges. Separating the good batteries from the defective batteries before they are placed in a pack can require weeks of monitoring as OCV changes may only be tens to hundreds of microvolts.
Keithley DMM7510 là một giải pháp hoàn hảo cho việc giám sát OCV để đo khả năng tự xả. Độ phân giải 7,5 chữ số và độ chính xác vượt trội nghĩa là khả năng đo được những thay đổi nhỏ hơn về điện áp và xu hướng xem sớm hơn. Đối với các ứng dụng có khối lượng lớn hơn, Thiết bị chuyển mạch hệ thống và Đồng hồ vạn năng Keithley 3706A cho phép lên đến 576 kênh hai dây trong một máy tính lớn, mở rộng khả năng kiểm tra của bạn mà không phải hy sinh tủ rack kiểm tra hoặc không gian trên bàn làm việc.
Tự xả có nghĩa là các ion chảy bên trong ngay cả khi pin được ngắt kết nối.
Quá trình hình thành, lão hóa và chu kỳ pin
Phần quan trọng nhất trong quá trình sản xuất pin là giai đoạn hình thành và lão hóa, trong đó các cơ chế hóa học quan trọng được thiết lập trong pin. Kết quả của quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin sau này và quá trình kiểm tra sau hình thành được tiến hành để xác định pin không thể hình thành chính xác.
Quá trình hình thành và lão hóa đòi hỏi pin phải được sạc và xả nhiều lần với các tốc độ khác nhau. Chy kỳ pin là một thành phần quan trọng trong nhiều thử nghiệm khác, bao gồm cả mô hình hóa và mô tả đặc tính nhiệt.
Quy trình kiểm tra rất khác nhau tùy thuộc vào hóa học của pin, cấu tạo và cấu hình kiểm tra. Và nhiều kiểm tra khác yêu cầu pin phải chạy theo chu kỳ, vì vậy các giải pháp kiểm tra phải linh hoạt.
Keithley source measure units or SMUs provide a convenient single box solution for charging and discharging. The 2400 Series Graphical Touchscreen SMUs can accurately source currents up to 7 A DC. These SMUs offer TSP® Scripting Technology to make production automation simple and efficient.
Đảm bảo chất lượng pin với điện trở bên trong DC
Pin có điện trở bên trong cao có hiệu suất thấp hơn và nguy cơ hỏng hóc cao hơn như tỏa nhiệt. Điện trở bên trong là một chỉ số của lớp xen kẽ chất điện phân rắn (SEI) được hình thành không chính xác và cũng có thể được sử dụng làm thước đo cho chất lượng pin.
Thiết bị đo nguồn Keithley (SMU) cung cấp giải pháp một gói duy nhất để kiểm tra điện trở bên trong DC. Các SMU màn hình cảm ứng đồ họa 2400 Series có thể tạo ra dòng điện thấp chính xác và đo điện áp tương ứng để tính toán điện trở bên trong.
Đo điện trở bên trong DC của pin bằng SMU.
Các lớp trong một pin. Điện trở tiếp xúc được đo giữa vật liệu điện cực và thiết bị thu dòng điện.
Kiểm tra chất lượng tiếp xúc điện cực với các phép đo điện trở thấp
Kết nối kém giữa thiết bị thu dòng điện và vật liệu điện cực được cuộn vào thiết bị thu sẽ làm tăng điện trở bên trong của pin. Việc xác định các điện cực kém sớm giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực sau này trong quá trình sản xuất.
The Keithley 6200 Series Sensitive Current Sources paired with the 2182A Nanovoltmeter makes the perfect combination for sensitive low resistance measurements on electrodes. This low resistance combination measures as low as tens of nano-ohms for the best confidence in the quality of the electrode.
Duy trình trạng thái cách ly của pin bằng cách đo điện trở cách điện
Pin đoản mạch đồng nghĩa với nguy cơ hỏng hóc nguy hiểm. Đoản mạch có thể xảy ra bên trong, nhưng cũng có nguy cơ xảy ra đoản mạch bên ngoài khi cách điện bị hỏng hoặc pin được kết nối không chính xác với bộ pin. Xác minh sự cách ly của các điện cực pin với đất và chất lượng cách điện của bất kỳ vật liệu nào tiếp xúc với dòng điện có thể ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng sau này.
Thiết bị đo nguồn điện áp cao Keithley 2470 (SMU) cung cấp một giải pháp đơn giản, trong một gói duy nhất để đo điện trở của vật liệu. SMU có thể cấp nguồn điện áp lên đến 1 kV và tính toán điện trở tương ứng của vật liệu.
Đo điện trở cách điện. Vấu của pin phải được cách ly về điện với khung máy.
Frequently Asked Questions
What is EV battery testing?
EV battery testing encompasses many methods to verify a battery’s performance and safety. Testing occurs at all stages of the battery lifecycle, from the design labs to the manufacturing floor to the final end user.
How are Electric Vehicle batteries tested?
EV Batteries undergo a wide variety of tests including chemical, mechanical, thermal and electrical testing. Electrical testing includes measuring battery voltage, internal impedance, resistance of components and charge/discharge profiles. Electrical test equipment can be measurement-only like a DMM or require accurate sourcing and measurement in the form of power supplies and source measure units (SMUs).
What is the standard for EV battery testing?
There are many standards available for EV battery testing. Standards encompass safety and performance for batteries starting at the cell level, all the way to the pack level. Standards are also dependent on end use application. For example, standards for consumer electric vehicles may differ from standards for industrial electrical vehicles or small transportation such as E-bikes and E-scooters.
Why is EV battery testing important?
Thorough testing ensures that the batteries are not only safe, but meet the performance specifications set by the manufacturer. Low quality batteries can have compounding effects on the whole pack, so it’s crucial to identify those batteries before they make it to the end user. Testing in the research and development phase is also key to validating new and improved designs.
What are the requirements for EV batteries?
Battery specifications can be complex, with ratings on voltage, current, impedance, capacity and lifespan. Ratings vary depending on the battery chemistry and construction. Electrical testing is necessary to verify these ratings for the end user.