EV 电池测试参数

本文讨论了设计车辆电池系统以符合电动汽车电池标准的不同因素。

对电动汽车 (EV) 的需求不断增长，制造商正在开发和发布更实惠的车型。设计 EV 电池或电池管理系统 (BMS) 时最重要的因素是安全性。安全是行业通过严格的法规和认证共同追求的，并通过测试来确保。

在本文中，我们将对电动汽车电池系统的电池标准测试涵盖哪些因素进行概括。

EV 电池需要进行彻底的测试，以确保它们在商业用途中足够安全。图片由 UL（保险商实验室）提供。

为什么电动汽车电池测试很重要

由于汽车消耗大量电力，因此只有具有高功率密度的电池技术才是可取的，而且由于汽车需要每天使用，因此电池必须是可充电的。然而，它们更大的能量存储能力（由于使用活性金属）意味着它们在失效时可能更具破坏性。

发生故障时，锂电池会释放大量氢气，内部短路产生的强烈热量会点燃氢气，有效地产生火焰喷射器。由于汽车存在碰撞损坏的风险，因此电池必须包含多种安全机制，以确保电池在任何情况下都不会被点燃。

每个电动汽车系统级别的“安全策略”，如 2013 年通用汽车在联合国欧洲经济委员会的演讲中所阐述的

电动汽车测试参数

与任何工程项目一样，第一步是始终了解您的产品预期生存的环境。

汽车行业远非宽容，那么关于电池需要考虑哪些因素？

• 机械

  由于车轮的不断运动以及车辆可能接触的不平整表面，机械应力和影响在汽车行业中非常重要。因此，电池系统必须能够长时间处理这些剧烈振动。车辆碰撞也是一个真正的威胁，任何遇到此类事件的电池系统都必须能够幸存下来或优雅地损坏。对电池系统施加的任何冲击或压力都不得引起火灾或泄漏爆炸性气体，这一点至关重要。

• 温度

  虽然电动汽车没有发动机，但从电池汲取的大电流会导致温度升高。然而，根据车辆的使用场所，这些电池也有望在极低的温度下工作。但是，在寒冷的夜晚和炎热的日子里，每天都会发生温度波动，这可能会导致需要考虑的频繁热应力。如果车辆被留在阳光下而不使用，那么设计人员可能需要考虑是否需要永不脱离的自动冷却系统。

• 电气

  在正常情况下，设计人员将能够确定从电池到电机的电流消耗，从而确定电缆尺寸和保险丝设置。但是，还需要考虑许多其他可能对电池产生严重影响的电气因素。一方面，充电和放电过程中电池电压的变化率会导致过热。另一个需要考虑的因素是电网故障期间来自主电源的电压尖峰，这可能对电池系统造成严重损坏。

合规性测试的类型

监管机构制定了许多电动汽车标准。 ISO 发布了 40 多项标准，涵盖从单个组件级别一直到 V2X 协议的安全性。 UL（保险商实验室）是另一个制定电池测试成文规则的监管机构，包括 UL 2580，该标准与电动汽车电池安全有关，并规定了这些电池必须如何承受广泛滥用的要求。

虽然有很多标准和监管机构，但针对电池安全设计的测试都集中在确保电动汽车电池能够承受可能导致安全问题的各种环境和条件。

这些条件包括：

• 标准热测试 – 在各种温度下储存，等等。
• 热滥用 – 承受突然的高温等。
• 失去热冷却 – 承受冷却不足
• 机械振动 – 承受车辆振动
• 机械冲击 – 承受突然的冲击
• 机械冲击和挤压 – 测量电池如何应对在碰撞中被压碎
• 机械穿透 – 经得起穿透（即短信元）
• 电气短路 – 处理短路
• 电气过度充电 – 过度充电不会损坏电池或导致故障
• 电能放电 – 确定快速放电是否会因气体积聚等造成损坏。
• EMC 敏感性 – 承受电磁干扰源
• 高压保护 – 防止突然出现的高压
• 电气关闭完整性 – 确保关闭分隔符正常工作
• 电力不平衡充电 – 确保电池在不平衡充电期间是安全的
• 环境 – 在海拔、湿度、湿度和火灾中生存
• 浸水 – 确保电池在浸水期间保持安全

结论

制定标准是为了确保设计不仅使用通用的兼容硬件和软件解决方案，而且确保它们满足最低安全级别。与发动机/燃料系统相比，电动电池系统可以说更容易出现故障和损坏，因为它们对冲击、振动、温度波动和渗透非常敏感。因此，在集成电池系统时必须遵循严格的标准，以确保它们即使在最恶劣的情况下也能保持安全。