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控制系統(tǒng)

技術(shù)控 | 鋰電池的實(shí)驗(yàn)室艱辛之旅

2025China.cn   2020年06月01日

  5月18日,廣州楊桃公園南門東側(cè)停車場(chǎng)內(nèi)一輛新能源汽車起火自燃。

  5月8日,湖南長沙街頭一輛新能源汽車在道路中間發(fā)生自燃。

  5月4日,新疆阿克蘇一小區(qū)內(nèi)一輛電動(dòng)汽車發(fā)生自燃。

  初夏來臨,全國逐漸開啟高溫模式,電動(dòng)汽車自燃的風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。電動(dòng)汽車電池的耐用性、恒定載荷和安全性問題都成為關(guān)注的焦點(diǎn)。位于德國布隆伯格的菲尼克斯電氣測(cè)試實(shí)驗(yàn)室就此擔(dān)起重任。

  我們正在努力提高蓄電池的耐用性。

  ——Michael Jonca 菲尼克斯電氣電池實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人

  時(shí)空之王

  “我們的工作是在生產(chǎn)階段將鋰離子電池人工老化。通過先進(jìn)的測(cè)試方法提高這種敏感能源的耐用性,甚至超過電動(dòng)車輛的使用壽命。” Michael Jonca解釋道。

  ▲ 電動(dòng)汽車中的鋰電池

  菲尼克斯電氣測(cè)試實(shí)驗(yàn)室是由菲尼克斯電氣公司于1994年成立的一家獨(dú)立的測(cè)試機(jī)構(gòu),現(xiàn)以Phoenix EMV-Test GmbH的名義運(yùn)營。它成立的初衷是進(jìn)行電磁兼容性測(cè)試(簡稱EMC),這是一個(gè)強(qiáng)制性的測(cè)試。盡管該實(shí)驗(yàn)室與菲尼克斯電氣關(guān)系密切,獨(dú)立性一直是它的一個(gè)重要特征,也是其獲得成功的一大基石。而成功的另外一個(gè)重要原因就是一直秉承客戶為王的理念。

  2011年起,菲尼克斯測(cè)試實(shí)驗(yàn)室就成為汽車公司及其800公斤重的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)不可或缺的合作伙伴。今年春天,一個(gè)占地約950平方米的現(xiàn)代化鋰離子電池和模塊測(cè)試實(shí)驗(yàn)室正式投入使用?,F(xiàn)在我們就跟隨Michael Jonca一起去參觀這座新的測(cè)試機(jī)構(gòu)。

  艱辛的電池測(cè)試之旅

  電池是理想的測(cè)試對(duì)象,但出于安全考慮,實(shí)驗(yàn)室可以單獨(dú)處理用于測(cè)試的復(fù)合物和樣本。Michael Jonca解釋說:“雖然我們沒有在這里測(cè)試任何破壞性場(chǎng)景,我們也沒有故意將測(cè)試對(duì)象排除在破壞性力量之外。我們的耐用性和使用壽命測(cè)試也會(huì)使大型電池承受相當(dāng)大的壓力。因此,我們與當(dāng)?shù)叵狸?duì)進(jìn)行了非常密切的合作,他們必須在不危及實(shí)驗(yàn)室其他設(shè)施、員工和周圍居民的情況下迅速控制住可能發(fā)生的火災(zāi)。”

  ▲ 復(fù)雜多樣的測(cè)試

  大型電池塊的測(cè)試需要幾個(gè)月的艱苦工作,第一步是電氣測(cè)試設(shè)備。在開足馬力充電后,測(cè)試對(duì)象一兩個(gè)小時(shí)就能充滿電,然后將充放電過程重復(fù)上千次。因此,我們的實(shí)驗(yàn)室耗電量與菲尼克斯電氣產(chǎn)品的實(shí)際耗電量相似。

  在測(cè)試結(jié)束后,測(cè)試對(duì)象會(huì)被放置一到兩個(gè)星期再交給客戶。電池中的化學(xué)反應(yīng)不會(huì)很快結(jié)束,這種化學(xué)反應(yīng)往往還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。運(yùn)輸途中可能會(huì)被引燃,所以不能立即交給客戶。

  航運(yùn)業(yè)的振動(dòng)測(cè)試

  接下來的測(cè)試變得越來越機(jī)械了。我們走向下一個(gè)實(shí)驗(yàn)室?!斑@是我們的振動(dòng)器,換言之這里是我們的振動(dòng)室。我們會(huì)在模擬冷熱交替的環(huán)境下將電池組持續(xù)搖動(dòng)兩周左右。” Thomas Worsch解釋說。試驗(yàn)臺(tái)有房子那么高,尺寸非常大。實(shí)驗(yàn)室用一臺(tái)5噸重的吊車將測(cè)試對(duì)象連同它的框架一起吊到合適的位置。單是搖動(dòng)鋼板就有35噸重,它被安裝在地基上,否則周邊很大范圍內(nèi)的地面都會(huì)震動(dòng)。

  ▲ 振動(dòng)測(cè)試

  Jonca補(bǔ)充道:“在這里,我們也測(cè)試航運(yùn)業(yè)和工業(yè)用組件,不僅僅是電池,還有整個(gè)控制柜?!痹囼?yàn)臺(tái)采用“單軸振動(dòng)法”進(jìn)行振動(dòng),通過改變測(cè)試對(duì)象的位置在三個(gè)不同方向進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)還有一個(gè)作用,可以模擬機(jī)械沖擊,比如開車越過路緣,這時(shí)測(cè)試對(duì)象的荷載高達(dá)50克?!?/P>

  ▲T-shocker模擬溫度下降

  根據(jù)客戶的要求,電池有時(shí)需要在菲尼克斯電氣實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試6個(gè)月,有時(shí)甚至需要將近一年半的時(shí)間。電池還必須經(jīng)歷一個(gè)痛苦的考驗(yàn):T-shocker。在10到30天內(nèi),電池組必須能夠承受-40°C到+75°C的溫差,電池外殼需要具備非常大的強(qiáng)度,這些都是汽車工業(yè)非常典型的需求。

  最后一道關(guān)卡:游泳池

  如果測(cè)試對(duì)象到目前為止仍然一切良好,那么下一個(gè)即將到來的“折磨”就是將其放到游泳池中?!斑@個(gè)大泳池是全新的?!?Jonca的聲音在這個(gè)專門的游泳區(qū)回響。天花板上有一臺(tái)大型吊車,它可以將電池放入冷水或溫水中?!拔覀冞€可以把水加熱?!泵總€(gè)電池組都由工程師和相關(guān)員工組成的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé),各自的測(cè)試程序是完全不同的。目前,實(shí)驗(yàn)室正在測(cè)試十二種不同的對(duì)象,也測(cè)試了十二種不同的能源。

  參觀了一系列的“刑訊”實(shí)驗(yàn)之后,我們確信,能夠安然無恙走出實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試對(duì)象幾乎可以輕松經(jīng)歷任何“酷刑”。

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