מהי בדיקת בטיחות סוללת ליתיום?

מהי בדיקת בטיחות סוללת ליתיום?

1) מטרת הבדיקה: כדי לאמת את ביצועי השימוש לרעה בחשמל של הסוללה הבודדת, הדמיית את הסיכונים הבטיחותיים הפוטנציאליים שעלולים להתרחש כאשר הסוללה-תפרקת יתר על המידה, ובכך להעריך אם המדגם עומד בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: תא בודדטעינת סוללה-ציוד פריקה, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, מולטימטר וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים:

① טפל- מראש בסוללת התא הבודד בטמפרטורת החדר ולאחר מכן טען אותה במלואה.

② פריקה בזרם קבוע של 1/3I(סוג אנרגיה) או (סוג הספק) למתח הניתוק-של הפריקה של הסוללה הבודדת, ולאחר מכן פריקה בכוח בזרם I למשך 90 דקות.

4) קריטריונים לעיבוד נתונים והערכה: בדוק אם המדגם מציג שריפה או פיצוץ במהלך הבדיקה ובתוך תקופת התצפית של שעה לאחר הבדיקה.

1) מטרת הבדיקה: כדי לאמת את ביצועי ההתעללות החשמלית של הסוללה הבודדת, לדמות את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים שעלולים להתרחש כאשר הסוללה נטענת יתר על המידה, ובכך להעריך אם המדגם עומד בדרישות התכנון.

2)ציוד בדיקה: ציוד פריקה של-סוללה יחיד, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, מודד וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים:

① טפל- מראש בסוללת התא הבודד בטמפרטורת החדר ולאחר מכן טען אותה במלואה.

② המשך בטעינת זרם קבוע עד שהמתח של הסוללה עם תא בודד מגיע לפי 1.1 ממתח העבודה המרבי שלו, או שהקיבולת הטעינה של הסוללה הבודדת מגיעה ל-115% SOC.

1) מטרת הבדיקה: כדי לאמת את ביצועי ההתעללות החשמלית של הסוללה הבודדת, לדמות את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים שעלולים להתרחש כאשר קורה קצר חשמלי לסוללה, ובכך להעריך אם המדגם עומד בדרישות התכנון.

2)ציוד בדיקה: ציוד פריקה של-סוללה יחיד, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, מודד וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים:

① טפל- מראש בסוללת התא הבודד בטמפרטורת החדר ולאחר מכן טען אותה במלואה.

② קצר- במעגל החיצוני של המסוף החיובי והשלילי של הסוללה הבודדת למשך 10 דקות, כאשר התנגדות המעגל החיצונית נמוכה מ-5 mΩ.

1) מטרת הבדיקה: כדי לאמת את ביצועי ההתעללות המכנית של הסוללה הבודדת, לדמות את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים שעלולים להתרחש כאשר הסוללה נמחצת, ובכך להעריך אם המדגם עומד בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: ציוד טעינת סוללה- יחיד, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, ספסל לבדיקת ריסוק סוללה, מולטימטר וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים:

① טפל- מראש בסוללת התא הבודד בטמפרטורת החדר ולאחר מכן טען אותה במלואה.

② כיוון ריסוק: הפעל לחץ בניצב לכיוון הלוח של הסוללה הבודדת, או בכיוון הסביר ביותר להימעך בפריסת הרכב.

א. צורת לוחית ריסוק: חצי-גליל עם רדיוס של 75 מ"מ, ואורך (L) של חצי-גליל גדול יותר מגודל הסוללה של תא יחיד מרוסק.

ב. מהירות ריסוק: לא יותר מ-2 מ"מ לשנייה.

ג. דרגת ריסוק: הפסק את הריסוק כאשר המתח מגיע ל-0 V או שהדפורמציה מגיעה ל-15%, או שכוח הריסוק מגיע ל-100 kN או פי 1000 ממשקל חפץ הבדיקה.

③ החזק למשך 10 דקות.

1) מטרת הבדיקה: כדי לאמת את ביצועי הבריחה התרמית של יחידת הסוללה הקטנה ביותר שניתן לנטר על ידי מערכת ניהול הסוללה, ערכו הערכת בטיחות על מקור הסכנה המרכזי המהווה סכנה לנוסעי הרכב החשמלי ולמערכות הרכב, ובכך להעריך האם המדגם עומד בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: טעינת סוללה יחידה -פריקת|ציוד פריקה, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, מכשיר חימום, מערכת רכישת טמפרטורה, מודד וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים:

① השתמש במכשיר חימום שטוח או בצורת מוט-, והמשטח שלו יהיה מכוסה בקרמיקה, מתכת או שכבת בידוד. דרישות בחירת ההספק עבור התקן החימום מוצגות בטבלה 6-10. השלם את ההרכבה של חפץ הבדיקה ומכשיר החימום. התקן החימום יהיה במגע ישיר עם הסוללה הבודדת, וגודל התקן החימום לא יהיה גדול מהמשטח המחומם של אובייקט הבדיקה. התקן צגי טמפרטורה, כאשר חיישן הטמפרטורה בנקודת הניטור ממוקם בצד הרחק מהולכת חום, כלומר, בצד הנגדי של התקן החימום. מרווח הדגימה של נתוני הטמפרטורה יהיה פחות מ-1 שניות, עם דרישת דיוק של 2 מעלות, ומיקום קצה חיישן הטמפרטורה יהיה פחות מ-1 מ"מ.

טבלה 6-10 דרישות בחירת מכשיר חימום

בדיקת אנרגיית אובייקט E/Wh	הספק מקסימלי של מכשיר חימום/W
E<100	30-300
100 פחות או שווה ל-E<400	300-1000
400 פחות או שווה ל-E<800	300-2000
E גדול או שווה ל-800	>600

② טפל- מראש בסוללת התא הבודד בטמפרטורת החדר ולאחר מכן טען אותה ל-100% SOC. לאחר מכן המשך לטעון את אובייקט הבדיקה עם 1/1 זרם למשך 12 דקות. הפעל מיד את מכשיר החימום וחמם ברציפות את חפץ הבדיקה בהספק המרבי שלו. כאשר מתרחשת בריחה תרמית או שהטמפרטורה בנקודת הניטור מגיעה ל-300 מעלות, הפסק את החימום וכבה את התקן החימום.

③ תנאים לקביעה אם מתרחשת בריחה תרמית

א. חפץ הבדיקה חווה ירידת מתח, והנפילה עולה על 25% מהמתח ההתחלתי.

ב. הטמפרטורה בנקודת הניטור מגיעה לטמפרטורת הפעולה המקסימלית שצוינה על ידי יצרן המצברים.

ג. קצב עליית הטמפרטורה בנקודת הניטור dT/dt גדול או שווה ל-1 מעלות/שניות ונמשך יותר מ-3 שניות. בריחה תרמית נקבעה שהתרחשה כאשר מתרחשים a ו-c או b ו-c.

4) קריטריונים לעיבוד נתונים והערכה: בדוק אם הדגימה מציגה אש או פיצוץ במהלך תהליך החימום ובתוך שעה אחת לאחר השלמת החימום.

1) מטרת הבדיקה: לדמות את ההשפעה על ערכת המצברים/מערכת במהלך התנגשות רכב, ובכך להעריך האם החוזק המבני של המדגם יכול לעמוד בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: ציוד טעינת מערכת סוללה-, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, ספסל בדיקת ריסוק מדומה, בודק התנגדות בידוד וכו'.

3)שיטת בדיקה ונהלים: בהתייחס למיקום ההתקנה של חפץ הבדיקה ברכב ולדרישות GB/T 2423.43-2008, חפץ הבדיקה יורכב אופקית על מזחלת עם מתקן. בהתאם לסביבת השימוש של אובייקט הבדיקה ובשילוב עם דופק התאוצה/האטה של הרכב, דופק זה יעמוד בתנאי הגבול המפורטים בטבלה 6-11 ובאיור 6-1 (כיוון הנסיעה של הרכב הוא ציר ה-x, והכיוון האופקי השני המאונך לכיוון הנסיעה הוא ציר ה-y, כאשר משקל הרכב הוא m). כאשר לאובייקט הבדיקה יש כיווני התקנה מרובים (x/y/z), כיוון ההתקנה עם התאוצה הגדולה יותר ייבחר לבדיקה. לאחר הבדיקה, התבונן במשך שעתיים בטמפרטורת הסביבה של הבדיקה.

Figure 6-1 Schematic of Simulated Crash Test Acceleration Pulse

טבלה 6-11 פרמטרי דופק עבור מבחן ריסוק מדומה

מִבְחָן	רוחב דופק /ms	m פחות או שווה ל-3.5 ט		3.5 t < m פחות או שווה ל-7.5 t		מ' > 7.5 ט
		תאוצת כיוון x-/g	האצת כיוון y-/g	תאוצת כיוון x-/g	האצת כיוון y-/g	תאוצת כיוון x-/g	האצת כיוון y-/g
A	20	20	8	10	5	6.6	5
B	50	20	8	10	5	6.6	5
C	65	20	8	10	5	6.6	5
D	100	0	0	0	0	0	0
E	0	10	4.5	5	2.5	4	2.5
F	50	28	15	17	10	12	10
G	80	28	15	17	10	12	10
H	120	0	0	0	0	0	0

4) קריטריונים לעיבוד נתונים והערכה:

① רשום אם ערכת הסוללה/מערכת מציגה דליפה, קרע, שריפה או פיצוץ במהלך הבדיקה ותקופת התצפית;

② רשום את ערכי התנגדות הבידוד לפני ואחרי הבדיקה.

1) מטרת הבדיקה: לדמות את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים שעלולים להתרחש כאשר מארז הסוללה/מערכת נמחץ, ובכך להעריך האם החוזק המבני של המדגם עומד בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: ציוד טעינה- של מערכת הסוללה, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, ספסל לבדיקת ריסוק של מערכת הסוללה, בודק התנגדות בידוד וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים: כיווני הריסוק הם כיוון ה-x-וכיוון -y (כיוון הנסיעה של הרכב הוא ציר ה-x-, והכיוון האופקי השני המאונך לכיוון הנסיעה הוא ציר ה-y-). מהירות הריסוק לא תעלה על 2 מ"מ לשנייה. הפסק את הריסוק והחזק למשך 10 דקות כאשר כוח הריסוק מגיע ל-100 קילו-ניין או העיוות מגיע ל-30% מהממד הכולל בכיוון הריסוק. לאחר הבדיקה, התבונן במשך שעה אחת בטמפרטורת הסביבה של הבדיקה. התרשים הסכמטי של צורת צלחת הריסוק מוצג באיור 6-2. ניתן לבחור אחד משני הסוגים הבאים:

① חצי-גליל עם רדיוס של 75 מ"מ, ואורך (L) של הגליל למחצה- גדול מגובה אובייקט הבדיקה אך אינו עולה על 1 מ', כפי שמוצג באיור 6-2a.

② מידות כוללות של 600 מ"מ × 600 מ"מ ומטה, עם שלושה גלילים למחצה- שלכל אחד מהם רדיוס של 75 מ"מ ובמרחק של 30 מ"מ זה מזה, כפי שמוצג באיור 6-2ב.

Figure 6-2 Schematic Diagram of Extruded Plate Forms

1) מטרת הבדיקה: לבדוק את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים של ערכת הסוללה/מערכת בתנאי חדירת מים ולהעריך אם היא עומדת בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: ציוד לטעינת מערכת סוללה-, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, תא בדיקת טבילה במי ים, בודק עמידות בידוד וכו'.

3) שיטת בדיקה ונהלים: אובייקט הבדיקה יחובר עם רתמות חיווט, מחברים ורכיבים אחרים בהתאם לשיטת חיבור הרכב. בחר אחת משתי השיטות הבאות לבדיקה:

① הנח את חפץ הבדיקה בתמיסת נתרן כלוריד של 3.5% (שבריר מסה) למשך שעתיים בכיוון מכלול הרכב בפועל, עם עומק מים מספיק כדי לטבול לחלוטין את חפץ הבדיקה;

② ערכו את הבדיקה לפי השיטה והנוהל המתוארים ב-14.2.7 של GB/T 4208-2017. חפץ הבדיקה יהיה טבול במלואו במים במצב ההתקנה שצוין על ידי היצרן. עבור חפצי בדיקה שגובהם נמוך מ-850 מ"מ, הנקודה הנמוכה ביותר תהיה 1000 מ"מ מתחת לפני המים; עבור חפצי בדיקה שגובהם שווה או גדול מ-850 מ"מ, הנקודה הגבוהה ביותר תהיה 150 מ"מ מתחת לפני המים. משך המבחן הוא 30 דקות. הפרש הטמפרטורה בין המים לאובייקט הבדיקה לא יעלה על 5 מעלות. לאחר הסרת ערכת הסוללה מהמים, שמור אותה במצב נייח והקפיד על 2 שעות בטמפרטורת הסביבה של הבדיקה.

4) קריטריונים לעיבוד נתונים והערכה: עבור בדיקות שנערכו לפי שיטה ①, רשום אם ערכת הסוללה/מערכת מציגה שריפה, פיצוץ או תופעות אחרות במהלך הבדיקה ותקופת התצפית שלאחר מכן. עבור בדיקות שנערכו לפי שיטה ②, רשמו את ערך התנגדות הבידוד של ערכת הסוללה/מערכת לאחר הבדיקה, האם היא עומדת בדרישת IPX7, והאם יש דליפה, קרע פגז, שריפה או פיצוץ.

1) מטרת הבדיקה: לבדוק את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים של ערכת הסוללה/מערכת בעת חשיפה לאש חיצונית ולהעריך אם היא עומדת בדרישות התכנון.

2) ציוד בדיקה: ציוד טעינת-מערכת סוללה, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, ספסל בדיקה חיצוני לחשיפה לאש, בודק התנגדות בידוד, מד רוח וכו'.

3) שיטת ונהלי בדיקה: טמפרטורת הסביבה תהיה מעל 0 מעלות ומהירות הרוח לא תעלה על 2.5 קמ"ש. במהלך הבדיקה, גודל מגש הבנזין יעלה על ממד ההקרנה האופקית של חפץ הבדיקה ב-20 ס"מ אך לא יותר מ-50 ס"מ, וגובה המגש לא יעלה על 8 ס"מ מעל פני הבנזין. אובייקט הבדיקה יוצב במרכז. המרחק בין מפלס נוזל הבנזין לתחתית חפץ הבדיקה יוגדר ל-50 ס"מ או מרווח הקרקע של משטח תחתית חפץ הבדיקה כאשר הרכב אינו עומס. מים יוזרקו לשכבה התחתונה של המגש. התרשים הסכמטי של חשיפה לאש חיצונית מוצג באיור 6-3.

Figure 6-3 External Fire Test Schematic

בדיקת חשיפה לאש חיצונית מחולקת ל-4 השלבים הבאים:

① חימום מוקדם: הצית את הבנזין במקום במרחק של לפחות 3 מ' מעצם הבדיקה. לאחר 60 שניות של חימום מוקדם, הנח את מגש הבנזין מתחת לחפץ הבדיקה. אם מגש הבנזין גדול מכדי להזיז אותו, ניתן להזיז במקום את חפץ הבדיקה והתמיכה שלו.

② חשיפה ללהבה ישירה: חפץ הבדיקה נחשף ישירות ללהבה למשך 70 שניות.

③ חשיפה עקיפה ללהבה: כסה את מגש הבנזין במגן חסין אש.- אובייקט הבדיקה נבדק במצב זה למשך 60 שניות. לחילופין, בהסכמה בין שני הצדדים, המשך בחשיפה ישירה ללהבה למשך 60 שניות נוספות. המגן העמיד בפני אש- מורכב מלבנים עקשן סטנדרטיות, והמידות והנתונים הטכניים שלו מוצגים באיור 6-4.

$Figure 6-4 Dimensions and Technical Data of Refractory Partition Plate$

④ הסרה ממקור השריפה: הזיזו את מגש הבנזין או את חפץ הבדיקה, והתבוננו במשך 2 שעות בטמפרטורת הסביבה של הבדיקה או עד שטמפרטורת פני השטח החיצונית של חפץ הבדיקה יורדת מתחת ל-45 מעלות.

4) קריטריונים לעיבוד נתונים והערכה:

① רשום אם ערכת הסוללה/מערכת מציגה שריפה, פיצוץ או תופעות אחרות במהלך הבדיקה ותקופת התצפית.

② אם יש להבה, רשום אם היא נכבית תוך 2 דקות לאחר הסרת מקור האש.

1) מטרת הבדיקה: לבדוק את סיכוני הבטיחות של ערכת הסוללה/מערכת כאשר תא סוללה בודד עובר בריחת תרמית ולהעריך אם הוא עומד בדרישות התכנון.

2)ציוד בדיקה: ציוד לטעינת-מערכת סוללה, תא בדיקה בטמפרטורה קבועה, ספסל לבדיקת חדירת מערכת סוללות, מכשיר חימום, מערכת רכישת טמפרטורה, בודק התנגדות בידוד, מד רוח וכו'.

3) תנאי בדיקה: הבדיקה תיערך בסביבה עם טמפרטורת סביבה מעל 0 מעלות, לחות יחסית של 10%–90% ולחץ אטמוספרי של 86–106 kPa. לפני תחילת הבדיקה, התאם את ה-SOC של אובייקט הבדיקה. עבור ערכות סוללות/מערכות המיועדות לטעינה חיצונית, ה-SOC יותאם ללא פחות מ-95% מטווח הפעולה הרגיל של SOC שצוין על ידי הארגון. עבור ערכות סוללות/מערכות המיועדות לטעינה רק על ידי התקן האנרגיה של הרכב עצמו, ה-SOC יותאם ללא פחות מ-90% מטווח הפעולה הרגיל של SOC שצוין על ידי הארגון. לפני תחילת הבדיקה, כל מכשירי הבדיקה יפעלו כרגיל. מדגם הבדיקה ישונה כמה שפחות, והמפעל יגיש רשימה של כל שינוי שבוצע. הבדיקה תיערך בתוך הבית או בסביבה שמהירות הרוח אינה עולה על 2.5 קמ"ש.

4) שיטת בדיקה ונהלים: אובייקט ההדק התרמי הוא תא סוללה בודד בתוך אובייקט הבדיקה. בחר תא בודד הממוקם ממש במרכז ערכת הסוללה/מערכת או מוקף בתאים בודדים אחרים.

① שיטת חדירת ציפורניים להפעלת בריחת תרמית: מחט החדירה תהיה עשויה מפלדה בקוטר של 3-8 מ"מ; קצה המחט יהיה חרוטי עם זווית של 20-60 מעלות; מהירות החדירה תהיה 0.1-10 מ"מ לשנייה; מיקום החדירה והכיוון ייבחרו כדי להפעיל בריחה תרמית בתא הסוללה הבודד (לדוגמה, בניצב לכיוון לוחית האלקטרודה).

② שיטת חימום להפעלת בריחה תרמית: השתמש במכשיר חימום שטוח או בצורת מוט -שמשטחו מכוסה בשכבת קרמיקה, מתכת או בידוד. עבור מכשיר חימום בצורת גוש- עם אותם מידות כמו הסוללה של תא יחיד, התקן חימום זה עשוי להחליף את אחד התאים הבודדים ולהיות במגע ישיר עם פני השטח של עצם ההדק; עבור מכשיר לחימום סרט דק-, הוא יישאר מחובר אל פני השטח של עצם ההדק בכל עת; השטח המחומם של התקן החימום לא יהיה גדול משטח הפנים של הסוללה הבודדת; משטח החימום של התקן החימום יהיה במגע ישיר עם פני הסוללה הבודדת, ומיקום התקן החימום יתאים למיקום חיישן הטמפרטורה שצוין; לאחר השלמת ההתקנה, התקן החימום יופעל תוך 24 שעות ויחמם את עצם ההדק בהספק המרבי שלו; בחירת הכוח של מכשיר החימום מוצגת בטבלה 6-12; להפסיק להפעיל כאשר מתרחשת בריחה תרמית או שחיישן הטמפרטורה המתאים מגיע ל-300 מעלות.

טבלה 6-12 בחירת הספק של מכשיר חימום

בדיקת אנרגיית אובייקט E/Wh	הספק מקסימלי של מכשיר חימום/W
E<100	30-300
100 פחות או שווה ל-E<400	300-1000
400 פחות או שווה ל-E<800	300-2000
E גדול או שווה ל-800	>600

③ ערכת סידור נקודות ניטור מומלצת: המתח או הטמפרטורה ינוטרו באמצעות המעגל המקורי או מעגל בדיקה נוסף. מרווח הדגימה של נתוני הטמפרטורה יהיה פחות מ-1 שניות, עם דרישת דיוק של ±2 מעלות. במהלך הפעלת חדירת ציפורניים, חיישן הטמפרטורה ימוקם קרוב ככל האפשר לנקודת המעגל הקצר-; ניתן להשתמש גם בטמפרטורה של הציפורן (תרשים סכמטי של מיקומי סידור חיישני הטמפרטורה במהלך הפעלת חדירת הציפורן מוצג באיור 6-5). במהלך הפעלת החימום, חיישן הטמפרטורה ימוקם בצד הרחוק מהולכת חום, כלומר, בצד הנגדי של התקן החימום (ראה איור 6-6).

Figure 6-5 Schematic of Temperature Sensor Placement During Acupuncture Triggering

5) קריטריונים מומלצים לקביעת התרחשות בריחת תרמית:

① חפץ הבדיקה חווה ירידת מתח העולה על 25% מהמתח ההתחלתי.

② הטמפרטורה בנקודת הניטור מגיעה לטמפרטורת הפעולה המקסימלית שצוינה על ידי יצרן הסוללות.

③ קצב עליית הטמפרטורה בנקודת הניטור dT/dt גדול או שווה ל-1 מעלות/שניה ונמשך יותר מ-3 שניות. בריחה תרמית נקבעה שהתרחשה כאשר ① ו- ③ או ② ו- ③ מתרחשים.

1) אם השיטה המומלצת משמשת כשיטת ההפעלה של בריחת תרמית ולא מתרחשת בריחת תרמית, כדי להבטיח שהתפשטות תרמית לא תסכן את נוסעי הרכב, יש להוכיח שבריחה תרמית לא תתרחש בשתי השיטות המומלצות הבאות.

2) אם מתרחשת בריחה תרמית, רשום את הזמן מרגע הוצאת אות האזעקה לבריחה תרמית ועד להתרחשות שריפה או פיצוץ מחוץ לאובייקט הבדיקה (המתרחש קודם מביניהם); זמן זה לא יפחת מ-5 דקות.

Figure 6-6 Schematic Diagram of Heating Trigger Temperature Sensor Placement