电动汽车电池测试
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电动汽车电池测试——充满挑战的新世界
电动汽车电池片、模块和电池组生产系统依靠精密的电气仪器来可靠地识别变化。制造商依靠价格合理的测试设备：
- 持续检测微小的电气异常
- 集成到复杂多样的自动化系统中
- 随着测试要求的变化而调整
- 实现零停机
测试工程师正在与研发工程师密切合作，以实现新的电池技术。工程师们相信吉时利电动汽车测试设备可以帮助他们突破边界。
电动汽车电池技术和关键生产测试
用开路电压测试（OCV）对电池进行分级
电池分级是任何电池生产环境中的一个关键步骤，电池性能是关键。开路电压（OCV）的测量被用来将电池分为以下几个等级。
- A 级 电池的寿命最长，内部阻抗较低，整体性能更好。用于高功率应用，如电动汽车。
- B级 电池的性能较差，寿命较短。用于储能应用
- C级 电池是性能最低的。用于单电池便携式应用
制造商需要将最高质量的电池与可能存在内部缺陷（例如短路或污染物）的电池分开。电池的OCV可以随着时间的推移进行监测，以观察放电趋势并确定性能特征。这个过程可能需要几周时间来观察OCV在几十到几百微伏的变化。
吉时利的 DMM7510 是生产环境中 OCV 测试的完美解决方案。其 7.5 位的测量分辨率和卓越的精度意味着测量更小的电压变化并更快得到结果。对于更多的应用，吉时利 3706A 系统开关和万用表允许在一个主机上集成多达 576 个两线通道，在不牺牲测试机架或工作台空间的情况下增强测试能力。
用电阻测量检查电池片和母线焊缝
焊接是自动化生产系统中的常见做法，用于将电池片连接到电极，以及将完整的电池连接在一起以形成电池组。大型电池组可以有数十到数百个焊缝或接头，将电池连接到母线。
质量好的焊点对电路的阻力很小，通常只有微欧姆。坏的焊缝或接头的测量值在毫欧范围内，这导致了性能问题和过多的热量产生，可能导致严重的热失控事件。几乎不可能从视觉上识别出不良的焊缝。
然而，在生产环境中，通过使用精密DMM（如吉时利3706A系统开关和万用表）和电流源（如吉时利2460 SMU）进行电阻测量，可以快速识别焊接缺陷。SMU可以提供高达7A的精确电流，而DMM测量接头的电阻可低至微欧姆。3706A中内置的高密度开关可实现更多焊接检查，同时减少重新布线。
使用温度数据采集的环境和安全测试
环境测试非常重要，能够确保电池在极端环境条件下的承受力和性能。热测试也是安全资质的一个重要组成部分。尽管温度测试因测试顺序、电池类型和物理约束条件而异，但电池的常见温度测量包括：
- 使用嵌入式传感器测量电池或模块的内部温度
- 电池或模块的外部温度
- 监测电池组周围的环境温度以了解散热情况或验证环境条件。
因为电池的性能取决于温度，工程师要测量、记录，在某些情况下还要对电池进行特征描述，并在安装时将其编入电动车。温度也是电池故障和热失控的指标。
吉时利3706A系统开关和万用表是一个高精度的开关系统，每个主机有多达576个2线通道。可定制的开关配置可配置为用于更多监测点的密度或用于快速温度检查的速度。
用开路电压测试量化电池自放电情况
电池在没有连接的情况下，往往会随着时间的推移而放电，因为化学反应在内部慢慢逆转。理想情况下，这种内部自放电电流是非常小的，所以电池可以保持更长的充电时间。有内部缺陷的电池，如微短、分离器上的针孔和污染物，随着时间的推移会比高质量的电池放电更快。
这可能导致电池组的性能不佳和平衡问题，或导致电池受压。开路电压表 (OCV) 可用于监测电池放电时开路电压降低导致的自放电现象。在装入电池组之前，将完好的电池与有缺陷的电池分开可能需要数周的监测，因为 OCV 的变化可能只有几十到数百微伏。
Keithley的DMM7510是OCV监测测量自放电的完美解决方案。7.5位数的分辨率和卓越的精度意味着可以更快地测量电压的较小变化和查看趋势。对于更多的应用，吉时利3706A系统开关和万用表允许在一个主机上有多达576个两线通道，在不牺牲测试机架或工作台空间的情况下增强测试能力。
自放电是指即使在电池断开的情况下，离子仍在内部流动。
形成、老化和电池循环
电池制造过程中最重要的部分是形成和老化阶段，在此阶段电池中建立了关键的化学机制。这一过程的结果直接影响到电池以后的性能，并进行成型后测试，以确定未能正确成型的电池。
形成和老化要求电池以不同的速度反复充电和放电。循环电池是许多其他测试中的一个重要组成部分，包括建模和热特性分析。
测试程序差别很大，取决于电池的化学成分、结构和测试概况。而且许多其他测试需要电池循环，所以测试方案必须灵活。
吉时利源测量单元 (SMU) 为充放电提供方便的单集箱电池解决方案。2400 系列图形触摸屏 SMU 可以精确地提供高达 7 A DC 的电流。此类 SMU 提供 TSP® 脚本技术 ，使生产自动化变得简单而高效。
用直流内阻确保电池质量
高内阻的电池性能较低，发生热失控等故障的风险较高。内阻是固体电解质中间层（SEI）形成不正确的指标，也可以作为电池质量的衡量标准。
吉时利源测量单元（SMU）为直流内阻测试提供了一个单箱解决方案。2400系列图形触摸屏SMU可以产生精确的低电流，并测量相应的电压以计算内阻。
使用SMU测量电池单元的直流内阻。
电池单元中的层数。测量电极材料和集电器之间的接触电阻。
适用于超低电阻测量的两个选项
集电器和卷到集电器上的电极材料之间的连接不良会增加电池的内阻。尽早识别不良电极可在生产过程中节省时间和资源。
吉时利 6200 系列敏感电流源 与 2182A 纳米电压表 配对，是对电极进行敏感低电阻测量的完美组合。这种低电阻组合的测量值低至几十纳米欧姆，对电极的质量最有信心。
通过测量绝缘电阻保持蓄电池绝缘
电池短路意味着危险故障的风险短路可能发生在内部，但当绝缘失效或电池组连接不正确时，也有外部短路的风险。验证电池电极与地面的隔离以及暴露在电流中的任何材料的绝缘质量可以防止以后出现严重的故障。
吉时利2470高压源测量单元（SMU）为测量材料的电阻提供了一个简单的单箱解决方案。SMU可以提供高达1kV的电压源并计算出材料的相应电阻。
漏电/绝缘电阻蓄电池的标签应与底盘电气隔离。
常见问题
什么是电动汽车电池测试？
电动汽车电池测试采用多种方法验证电池的性能和安全性。测试贯穿于电池生命周期的各个阶段，从设计实验室到生产车间，再到最终用户。
如何对电动汽车电池进行测试？
电动汽车电池要经过各种测试，包括化学、机械、热和电气测试。电气测试包括测量电池电压、内部阻抗、元件电阻和充放电曲线。电气测试设备可以是 仅用于测量的 DMM，也可以是能够进行精确供电和测量的 电源和源测量单元 (SMU)。
电动汽车电池测试的标准是什么？
有许多关于电动汽车电池测试的标准。标准包括从电池单元到电池组的电池安全和性能方面的内容。标准还取决于最终用途。例如，消费类电动汽车标准可能不同于工业电动汽车或小型交通工具（如电动自行车和电动滑板车）的标准。
电动汽车电池测试为何重要？
深入和完整的测试不仅能确保电池的安全性，还能保证电池符合制造商的性能指标。质量低劣的电池会对整个电池组产生不利影响。因此，在将电池组送到最终用户手中之前，确定不良电池至关重要。研发阶段的测试也对新设计和改进设计的验证起到了关键作用。
电动汽车电池应满足哪些要求？
电池涉及复杂的指标，包括电压、电流、阻抗、容量和寿命。额定值取决于电池的化学成分和结构。通过电气测试验证此类额定值，对于最终用户非常重要。