Testowanie akumulatorów
W jaki sposób testy akumulatorów pozwalają zapobiegać awariom, zanim w ogóle do nich dojdzie
Wydajne testowanie akumulatorów dla zapewniania ich bezpieczeństwa
Niezawodne działanie akumulatorów jest niezbędne dla nowoczesnych technologii. Każda awaria akumulatora może mieć poważne konsekwencje – od nieplanowanego wyłączenia komputera aż po całkowite unieruchomienie pojazdu. Systematyczne testowanie akumulatorów stanowi zatem podstawę dla bezpiecznych i wydajnych magazynów energii.
Dlaczego testowanie akumulatorów ma kluczowe znaczenie
Testowanie akumulatorów nie tylko daje gwarancję, że produkty działają zgodnie z oczekiwaniami, lecz również umożliwia badania nad zaawansowanymi technologiami i ich rozwój. Testowanie odgrywa kluczową rolę zwłaszcza w dziedzinie elektromobilności, ponieważ akumulatory wpływają na wydajność, zasięg, przyspieszenie i ogólną moc pojazdu.
Kolejnym ważnym aspektem jest bezpieczeństwo. Testy akumulatorów pomagają zidentyfikować potencjalne problemy, które mogą wpływać negatywnie na wydajność akumulatora, na przykład degradację, przegrzewanie i problemy z ładowaniem/rozładowywaniem. Przedmiotem testów jest również odporność na wibracje, wstrząsy i obciążenia mechaniczne, co ogranicza ryzyko awarii i zwiększa ogólny poziom bezpieczeństwa.
SoH i SoC
Stan zdrowia (SoH) to wskaźnik jakości służący do opisu stanu akumulatora w porównaniu z jego stanem idealnym. To wskaźnik wyrażony w procentach, przy czym 100 procent oznacza akumulator w idealnym stanie. Matematycznie wskaźnik SoH jest definiowany jako stosunek maksymalnego ładunku akumulatora do jego pojemności znamionowej. Akumulator o SoH równym 80% jest w stanie przechować jedynie 80% ładunku, jaki mógł przyjąć jako nowy.
Wskaźnik State of Charge (SoC) określa bieżący poziom energii jako procent całkowitej pojemności – można go traktować jak odpowiednik wskaźnika poziomu paliwa w samochodzie, pokazujący, ile energii jest faktycznie dostępne w danym momencie.
Klasyfikacja i normy
W przemyśle testy akumulatorów są regulowane przez różne międzynarodowe i krajowe normy, które zapewniają zarówno bezpieczeństwo, jak i wydajność akumulatorów.
Poziomy zagrożenia EUCAR
Europejska Rada ds. Badań i Rozwoju w Motoryzacji (European Council for Automotive R&D, EUCAR), stowarzyszenie europejskich producentów samochodów, opracowała ważny system klasyfikacji bezpieczeństwa akumulatorów. System ten dzieli potencjalne sytuacje zagrożenia na osiem jednoznacznie zdefiniowanych klas ryzyka. Poziomy zagrożenia EUCAR obejmują zakres od poziomu 0 (brak efektu) do poziomu 7 (wybuch) i szczegółowo opisują, jak akumulator zachowuje się w warunkach testowych.
| Poziom | Opis |
|---|---|
| 0 | Brak efektu, brak wpływu na działanie |
| 1 | Pasywne mechanizmy ochronne aktywne, odwracalne uszkodzenia |
| 2 | Nieodwracalne uszkodzenia |
| 3 | Utrata elektrolitu <50%,bez pojawiania się płomieni i bez wycieku gazu |
| 4 | Utrata elektrolitu ≥50%, bez pojawiania się płomieni |
| 5 | Ogień lub płomienie, brak wybuchu |
| 6 | Rozerwanie, brak wybuchu, części zostają wyrzucone na zewnątrz |
| 7 | Wybuch, całkowita dezintegracja |
Ta klasyfikacja pomaga oceniać ryzyko związane z testowaniem akumulatorów i definiować odpowiednie środki ochrony dla personelu przeprowadzającego testy oraz środowiska testowego.
Rodzaje testów w testowaniu akumulatorów
W celu kompleksowej oceny akumulatorów są stosowane różne metody testowania:
Testy starzeniowe (Aging Tests)
Testy starzeniowe służą do badania degradacji akumulatorów, symulując w tym celu długotrwałą eksploatację poprzez wielokrotne cykle ładowania i rozładowywania w kontrolowanych warunkach. Celem tych testów jest określenie żywotności i spadku wydajności (utraty pojemności) akumulatora. Cykliczne testy starzeniowe symulują regularne użytkowanie poprzez wielokrotne ładowanie i rozładowywanie, natomiast testy starzenia kalendarzowego służą do badania utraty pojemności w czasie bez aktywnego użytkowania. W przypadku testów starzeniowych w wysokich i niskich temperaturach akumulator jest użytkowany przez dłuższy czas w różnych warunkach temperaturowych.
Rozwiązania firmy BINDER:
- Pakiet bezpieczeństwa A do testów starzeniowych niezasilanych magazynów energii (do poziomu zagrożenia EUCAR 2)
- Pakiet bezpieczeństwa P do testów starzeniowych i testów wydajności (do poziomu zagrożenia EUCAR 4)
Testy wydajności
Testy wydajności służą do badania podstawowych parametrów wydajności akumulatora w różnych warunkach eksploatacyjnych. Najpierw ustala się rzeczywistą pojemność, ładując akumulator do pełna, a następnie w kontrolowany sposób rozładowując go przy stałym natężeniu prądu.
Ponadto są kontrolowane następujące parametry:
- Rezystancja wewnętrzna i impedancja do oceny właściwości elektrycznych
- Wydajność w różnych temperaturach (od -30°C do +60°C)
- Współczynnik samorozładowania w trakcie dłuższych okresów przechowywania
Do tych testów są wykorzystywane specjalistyczne systemy do testowania akumulatorów z wysoce precyzyjnymi przyrządami pomiarowymi, które bardzo dokładnie rejestrują napięcia, prądy i temperatury.
Rozwiązania firmy BINDER:
- Pakiet bezpieczeństwa P do testów starzeniowych i testów wydajności (do poziomu zagrożenia EUCAR 4)
- Pakiet bezpieczeństwa P Plus do rozszerzonych testów wydajności (do poziomu zagrożenia EUCAR 5)
- Pakiet bezpieczeństwa G z dodatkowymi urządzeniami zabezpieczającymi oraz rozszerzoną technologią czujników do rozszerzonych testów wydajności (do poziomu zagrożenia EUCAR 5)
Testy wytrzymałościowe
Testy wytrzymałościowe służą do badania zachowania akumulatorów w ekstremalnych warunkach. Testy wytrzymałościowe na poziomie zagrożenia 6 symulują krytyczne, ale nadal kontrolowane scenariusze awarii akumulatorów. Celem tych testów jest wywołanie silnej reakcji, takiej jak odgazowanie, wzrost ciśnienia lub odkształcenie strukturalne, jednak bez pojawienia się otwartego ognia, eksplozji lub pełnej niestabilności termicznej (ang. „Thermal Runaway”). Typowymi czynnikami wyzwalającymi są celowe przeładowanie, zewnętrzne nagrzewanie poniżej krytycznych progów lub nieprawidłowe obciążenie elektryczne. W trakcie testu emisje gazów, przebiegi temperatury i zmiany strukturalne są stale monitorowane w celu wczesnego wykrywania potencjalnych zagrożeń dla bezpieczeństwa. Testy te dostarczają ważnych informacji na temat granicy obciążenia i klasyfikacji zagrożeń związanych z akumulatorem w ramach oceny bezpieczeństwa.
Rozwiązanie firmy BINDER:
- Pakiet bezpieczeństwa S do testów wytrzymałościowych do poziomu zagrożenia EUCAR 6
Bezpieczne komory do testowania akumulatorów BINDER
Do precyzyjnych i bezpiecznych testów akumulatorów niezbędne są specjalistyczne środowiska testowe. Bezpieczne komory do testowania akumulatorów stanowią centralny element nowoczesnych procedur testowych i zapewniają kontrolowane warunki dla wszystkich scenariuszy testowych.
Rozwiązania specyficzne dla klienta
Firma BINDER opracowała specjalne rozwiązania do testowania akumulatorów, które są dostosowane do wymagań różnych procedur testowych. Ponieważ warunki testowania i środowiska testowe różnią się w zależności od klienta, firma BINDER nie oferuje standardowych urządzeń, lecz indywidualne rozwiązania w zakresie testowania akumulatorów. Każda bezpieczna komora do testowania akumulatorów firmy BINDER jest urządzeniem skonfigurowanym indywidualnie. Podstawą jest zawsze sprawdzony model seryjny, taki jak np. komora dynamicznych zmian klimatycznych lub inkubator z chłodzeniem, który jest łączony z pakietem wyposażenia:
Zapraszamy do odkrycia pakietów wyposażenia do testowania akumulatorów
Raporty praktyczne
Te projekty klientów demonstrują, w jaki sposób nasze rozwiązania są wykorzystywane w konkretnym testowaniu akumulatorów.
Komory do testowania akumulatorów BINDER
Istnieje możliwość przebudowania komór do testowania akumulatorów zgodnie z indywidualnymi wymaganiami oraz wyposażenia ich w dodatkowe funkcje. Masz pytania? Nasi eksperci chętnie służą poradą!