الحصول على موافقة حزمة بطاريات ليثيوم أيون للشحن العالمي ليس مزحة. إذا كنت تستعد لـ شهادة UN38.3, قد تتساءل بالضبط ما الذي سيواجهه نظامك. اليوم، سأقوم بشرح أهم 8 عناصر اختبار تحتاج إلى معرفتها.
تتطلب شهادة UN38.3 من حزم بطاريات ليثيوم أيون اجتياز 8 اختبارات صارمة: محاكاة الارتفاع، الاختبار الحراري، الاهتزاز، الصدمة، الدائرة القصيرة الخارجية، الصدمة / السحق، الشحن الزائد، والتفريغ القسري. النجاح في الاختبارات يضمن أن بطارياتك آمنة للنقل العالمي.
هل أنت مستعد للتعمق في التفاصيل؟ دعنا نلقي نظرة على ما ينطوي عليه كل اختبار وكيف يمكن لفريق الهندسة الخاص بك إعداد نظام البطارية الخاص بك للنجاح والتفوق.
1 T1 – محاكاة الارتفاع
عندما تقوم بشحن حزمة بطاريات ليثيوم أيون عن طريق الجو، حجرة الشحن ليست دائمًا مضغوطة بشكل مثالي.
يضمن اختبار محاكاة الارتفاع T1 أن بطاريتك يمكنها البقاء على قيد الحياة في بيئات ذات ضغط منخفض دون تسرب أو تهوية أو اشتعال. في هذا الاختبار، يتم تخزين حزمة البطارية عند ضغط قدره 11.6 كيلو باسكال (وهو ما يحاكي ارتفاع حوالي 50,000 قدم) لمدة لا تقل عن ست ساعات.
إذا لم يكن غلاف حزمة البطارية محكم الإغلاق تمامًا، فإن الاختلاف في الضغط يمكن أن يتسبب في توسع الخلايا الداخلية أو تسرب الإلكتروليت. وهذا يمثل خطر سلامة كبير.
بالنسبة لفرق الهندسة التي تعمل على منصات التنقل والطاقة الصناعية المعتمدة على البطاريات، فإن تصميم غلاف قوي هو خط الدفاع الأول.
لنجاح هذا الاختبار، نعتمد غالبًا على IP67+ القوي والمتين أغلفة الألومنيوم. يضمن غطاء مصمم بشكل جيد باستخدام تقنية CNC أن الفارق في الضغط لا يضر بالسلامة الهيكلية الداخلية.
إذا كنت مهندس أنظمة بطاريات أو مهندس تكامل مركبات، قد ترغب في النظر في تنفيذ صمامات تخفيف الضغط (PRVs) التي يمكنها معادلة الضغط بأمان دون السماح بدخول الرطوبة.
2 T2 – الاختبار الحراري
البطاريات تكره التغيرات الشديدة في درجات الحرارة.
يقيم اختبار T2 الحراري السلامة الهيكلية لمجموعة بطاريات الليثيوم أيون الخاصة بك تحت تقلبات درجة حرارة سريعة وشديدة. يتضمن الاختبار تدوير البطارية بين -40°C و +72°C لعدد 10 دورات، مع تثبيت البطارية عند كل حد أدنى لمدة لا تقل عن ست ساعات.
التمدد والانكماش الحراري يمكن أن يسبب أضرارًا للمكونات الداخلية. يمكن أن تتكسر الأختام، وتتقطع علامات الخلايا، وقد تتطور تسريبات مجهرية في لوحة التبريد السائلة.
إذا كنت تصنع لشاحنات ثقيلة، فأنت تعرف بالفعل أنها تتطلب متانة عالية لمجموعة البطاريات وتبريد سائل فعال.
دقة عالية لوحة التبريد السائلة هنا ضرورية. إذا كانت مواد نظام التبريد لها معاملات تمدد حراري غير متطابقة، فإن الإجهاد خلال هذا الاختبار سيسبب فشلًا ميكانيكيًا.
نحن نمتلك الخبرة الهندسية العميقة اللازمة لضمان أن نظام إدارة الحرارة الخاص بك يتحرك بسلاسة مع خلايا البطارية بدلاً من مقاومته لها.
3 T3 – الاهتزاز
نقل مجموعة بطاريات كهربائية ثقيلة عبر الشاحنة أو القطار أو السفينة يتطلب الكثير من الاهتزازات.
يقلد اختبار T3 الاهتزازات هذه باستخدام موجة جيبانية لوغاريتمية من 7 هرتز إلى 200 هرتز والعودة إلى 7 هرتز في 15 دقيقة. يتكرر هذا الدورة 12 مرة في كل من أوضاع التثبيت الثلاثة المتعامدة على بعضها البعض.
لماذا يهم هذا؟ الاهتزاز المستمر يمكن أن يخفف من توصيلات الجهد العالي، يضر بهيكل إدارة البطارية الذكي، أو يسبب تآكل الكابلات الاتصالية.
بالنسبة لبناة ومتكاملين السفن البحرية، الاهتزاز هو عدو دائم. فشل هنا قد يؤدي إلى فقدان الاستمرارية الكهربائية أو، والأسوأ، حدوث قصر داخلي.
لتقليل ذلك، يجب على فريقك الهندسي استخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتحديد الترددات الرنانية داخل غطاء مجموعة البطاريات. استخدام مواد امتصاص الصدمات وتأمين جميع أسلاك التوصيل الداخلية باستخدام مشابك تثبيت عالية الجودة يمكن أن يكون إضافة رائعة لاستراتيجية تصميمك.
4 T4 – الصدمة
بينما الاهتزاز مستمر، فإن الصدمة مفاجئة.
يقلد اختبار T4 الصدمة المفاجئة التي قد تتعرض لها مجموعة بطاريات الليثيوم أيون أثناء التعامل الخشن أو السقوط. يتعرض البطارية لنبضة صدمة جيبانية نصفية. بالنسبة لمجموعات البطاريات الأكبر (مثل تلك الموجودة في مركبة كهربائية أو مركبة ثقيلة كهربائية)، عادةً ما يعني ذلك تسارع ذروة 50G لمدة 11 مللي ثانية.
إذا لم يكن هيكل نظامك محكمًا، فإن صدمة 50G ستتمزق المكونات الثقيلة مباشرة من نقاط تثبيتها.
يستهدف هذا الاختبار بشكل خاص الموثقات الميكانيكية التي تثبت الخلايا بلوحة التبريد السائلة وغطاء مجموعة البطاريات.
إذا كنت مدير تقنية المعلومات أو مهندس رئيسي لشركة كهربائية ناشئة، لا يمكنك تجاهل التكامل الميكانيكي. غالبًا ما تفشل مشاريع البطاريات في مرحلة التكامل بسبب عدم تطوير الأنظمة الميكانيكية، الحرارية، الكهربائية، وأنظمة التحكم كوحدة متكاملة.
استخدام مسامير عالية الشد ومواد لاصقة هيكلية بين وحدات الخلايا ولوحة التبريد قد يساعدك على تحقيق نتائج رائعة أثناء هذا الاختبار.
5 T5 – الدائرة القصيرة الخارجية
هذا الاختبار هو ضغط كهربائي نقي.
محاكاة اختبار T5 حالة دائرة قصيرة خارجية عند درجة حرارة مرتفعة. يتم تسخين البطارية إلى 57°C، ثم يتم تطبيق دائرة قصيرة بمقاومة خارجية إجمالية أقل من 0.1 أوم.
يجب أن تتحمل البطارية هذا دون أن تنفجر أو تشتعل أو تتجاوز 170°C.
هنا يأتي دور نظام إدارة البطارية الذكي الخاص بك و وحدات توزيع الطاقة عالية الجهد (PDUs) يبرز في الأضواء.
عندما يحدث قصر، ترتفع التيارات بشكل كبير. يجب على نظام إدارة البطارية اكتشاف هذا التيار الزائد على الفور وأمر قواطع التيار عالي الجهد في وحدة توزيع الطاقة (PDU) بالفتح، لكسر الدائرة قبل أن يبدأ الانفجار الحراري.
بالنسبة لمشاريع نظام تخزين الطاقة (ESS) التي تتطلب حزم بطاريات كبيرة وPDU / BMS، فإن اجتياز هذا الاختبار يثبت أن منطق التحكم الخاص بك يعمل تحت الضغط.
إذا كانت فريقك يواجه صعوبة في ذلك، فإن الاستعانة بشريك تكامل جاهز قد يكون خيارًا جيدًا لضمان صحة تحكماتك وسلاسة التشغيل.
6 T6 – الصدمة / السحق
اختبار T6 قاسي ويقيّم سلامة الخلايا الفردية ضد التشوه المادي.
اعتمادًا على نوع الخلية، يتضمن ذلك إما إسقاط كتلة وزنها 9.1 كجم من ارتفاع 61 سم على قضيب فولاذي موضوع عبر الخلية (الصدم) أو تطبيق قوة قدرها 13 كيلو نيوتن مباشرة على الخلية (الضغط).
الهدف؟ التأكد من أن التلف المادي للخلية لا يؤدي إلى حريق كارثي أو انفجار.
بينما يركز هذا الاختبار بشكل رئيسي على كيمياء الخلية الأساسية، فإن طريقة تعبئتك لهذه الخلايا مهمة جدًا. يقوم مصنعو الخلايا من المستوى الأول ببيع الوحدات الخام لك، لكنهم يتركون لك صداعًا هندسيًا كبيرًا حول كيفية تعبئتها بشكل آمن.
نقوتنا الأساسية هي نموذج الشراكة الشفاف “احضر خلاياك/وحداتك الخاصة”نموذج الشراكة. تتفاوض مباشرة مع كبار مصنعي الخلايا على الكيمياء، ونحن نبني الغلاف الصلب حولها لامتصاص قوى الصدمة قبل أن تصل إلى الخلايا الحساسة.
7 T7 – الشحن الزائد
إعادة شحن حزمة بطارية الليثيوم أيون بشكل مفرط هو أحد أسرع الطرق لتحفيز الانفلات الحراري.
يدفع اختبار T7 البطارية إلى ما بعد حدودها لضمان عمل آليات الحماية. بالنسبة لحزمة بطارية السيارة الكهربائية القياسية، يطبق الاختبار جهد شحن يعادل ضعف الحد الأقصى الموصى به من قبل الشركة المصنعة لمدة 24 ساعة.
إذا فشلت أنظمة الكهرباء واتصال وحدة التحكم في السيارة هنا، ستشتعل البطارية.
يجب أن يتدخل نظام إدارة البطارية بشكل استباقي. يحتاج إلى اكتشاف حالة الفولتية الزائدة وفصل مسار الشحن فعليًا.
يتطلب ذلك اتصالًا مثاليًا مع وحدة التحكم في السيارة ودمجًا عالي الجهد. إذا كنت مهندس كهربائي أو مهندس أنظمة عالية الجهد، فإن ضمان دقة قياس الفولتية الخاصة بك خلال بضعة ميلي فولت قد يكون الفرق بين النجاح والفشل الكارثي.
8 T8 – التفريغ القسري
العقبة النهائية هي T8، اختبار التفريغ القسري.
يقيم هذا الاختبار سلامة خلية فارغة تمامًا عندما يتم إجبارها على حالة تفريغ عميق بواسطة مصدر طاقة خارجي.
لماذا نختبر هذا؟ في حزمة بطارية سيارة كهربائية ذات اتصال تسلسلي، إذا كانت إحدى الخلايا أقل سعة من الأخرى، يمكن أن تتعرض لحالة جهد سالب (عكس القطبية) بواسطة الخلايا المحيطة أثناء حدث تسارع شديد.
يؤدي هذا الجهد العكسي إلى إذابة النحاس في الإلكتروليت، والذي يترسب بعد ذلك كأشواك، مما يسبب قصرًا داخليًا.
سيقوم نظام إدارة البطارية المضبوط بشكل جيد بمراقبة جهود الخلايا الفردية وفرض قفل الجهد المنخفض، وقطع الطاقة عن السيارة قبل أن ينخفض أي خلية واحدة تحت الحد الآمن لها.
نحن نعمل مع العملاء كشريك تكامل هندسي لتعريف بنية النظام ودمج عناصر التحكم هذه، مع دعم التحقق من الصحة حتى الوصول إلى النشر النهائي.
الخاتمة
اجتياز شهادة UN38.3 ليس مجرد علامة تنظيمية؛ إنه دليل على أن حزمة بطارية الليثيوم أيون الخاصة بك مصممة لتبقى على قيد الحياة في العالم الحقيقي.
من النجاة من صدمات 50G إلى إدارة التمدد الحراري الشديد على لوحة تبريد سائلة، تتطلب هذه العناصر الثمانية العليا للاختبار تكاملًا مثاليًا عبر المجالات الميكانيكية والحرارية والكهربائية والتحكم.
At ديناميكيات أسترايون, مهمتنا هي جعل تكامل نظام البطارية أكثر عملية، وأكثر موثوقية، وأكثر جاهزية للنشر لتطبيقات العالم الحقيقي الصعبة. نحن نربط بين كيمياء الخلايا الخام وسيارتك المخصصة، مع التعامل مع كل شيء من التصميم ثلاثي الأبعاد إلى الاعتماد العالمي.
إذا كنت ترغب في تقصير دورات التطوير وإدخال منصات تعمل بالبطارية إلى التشغيل بثقة أكبر، يمكننا المساعدة.
تواجه صعوبة في عبء الهندسة الخاص بشهادة UN38.3؟
إذا كان من المهم بالنسبة لك القضاء على مخاطر التكامل وتسريع وقت الوصول إلى السوق، فإن طلب استشارة تكامل مخصصة مع فريق الهندسة لدينا قد يكون نقطة انطلاق جيدة.
