Badania baterii (akumulatorów) pojazdów elektrycznych

Na stronie:

Wybrane badania i testy realizowane w BOSMAL
Testy temperaturowe i klimatyczne
Plug & Test Lab
Testy wibracyjne
Testy IP
Testy ładowania/ rozładowywania baterii
System ładowania baterii
Pomiary parametrów elektrycznych oraz charakterystyk
Testy mechaniczne
Wstrząsy mechaniczne baterii samochodowych wg Załącznika 9C Regulaminu EKG ONZ nr 100
Palność
Wybrane standardy

Akumulator trakcyjny jest obecnie jednym z najbardziej kosztownych, o ile nie najdroższym elementem pojazdu elektrycznego. Stanowi on również istotne wyzwanie projektowe i eksploatacyjne, zarówno dla konstruktorów, jak i użytkowników. Zarówno same akumulatory, jak i materiały wykorzystywane do ich produkcji, muszą spełniać rygorystyczne normy oraz szereg wymagań technicznych.

Główne oczekiwania względem akumulatorów trakcyjnych to:

Wysoka niezawodność działania w zróżnicowanych warunkach;
Długa żywotność (wydłużony czas bezawaryjnej pracy bez zauważalnej degradacji właściwości użytkowych);
Wysoka wydajność i moc (maksymalna gęstość energii oraz moc dyspozycyjna, pozwalające na osiągnięcie jak największego zasięgu przy optymalnie krótkim czasie ładowania);
Bezpieczeństwo użytkowania w każdych warunkach;
Minimalizacja wpływu na środowisko naturalne;
Szeroki zakres temperatur pracy (od -30°C do +65°C);
Precyzyjne monitorowanie parametrów pracy oraz bezobsługowość;
Niski koszt produkcji oraz eksploatacji.

Niestety, powyższe parametry są często trudne do jednoczesnego pogodzenia.

Kluczowym czynnikiem wpływającym na funkcjonowanie pojazdu elektrycznego jest temperatura, dlatego tak istotną rolę odgrywają systemy zarządzania termicznego (chłodzenia i ogrzewania) akumulatorów. Systemy te mogą mieć charakter aktywny (wykorzystujący ciecz lub wymuszony obieg powietrza) bądź pasywny (oparty na oddawaniu ciepła przez obudowę). Skuteczne obniżanie temperatury ogniw pozwala utrzymać wysoką moc ładowania przez dłuższy czas, natomiast ogrzewanie chroni ogniwa przed przemrożeniem i gwałtownym, okresowym spadkiem pojemności.

Instytut BOSMAL, dysponując nowoczesnym zapleczem badawczym oraz wyspecjalizowaną kadrą inżynierską, realizuje kompleksowe badania pojazdów elektrycznych, w tym ich akumulatorów oraz systemów zarządzania temperaturą (TMS – Thermal Management Systems).

Wybrane badania i testy realizowane w BOSMAL

W BOSMAL wykonywane są różnego typu badania akumulatorów. Są to m.in.:

pomiary parametrów elektrycznych i charakterystyk,
badania odporności na warunki środowiskowe,
cykle ładowania/rozładowywania.

Testy temperaturowe i klimatyczne

Testy termiczne i/ lub klimatyczne (odporności baterii na warunki klimatyczne) nakładane na jednocześnie prowadzone cykle ładowania i rozładowywania.

Plug & Test Lab

Plug & Test Lab do badań klimatycznych i temperaturowych battery packów i komponentów pojazdów elektrycznych lub hybrydowych. Badania e-osi, hubrydowych skrzyń biegów itp.

System zawiera

Komorę klimatyczną w zakresie działania od -60 do 160°C
Zasilacz dwukierunkowy 250kW do ładowania lub rozładowywania baterii i zasilania komponentów
Układ kondycjonowania medium chłodzące DUT
Akwizycję danych (sygnały analogowe oraz komunikacja CAN)
System wykrywania i gaszenia pożaru

Inne dane

Przestrzeń robocza: 2,3 m x 2,2 m x 2,9 m
Szybkość zmiany temperatury: 7K/min (3K/min z ładunkiem 800kg)
Dopuszczalne obciążenie podłogi: 30000 N/m²
Cycler: 1000V; +/-1000A; 250kW; max 300kW

Testy wibracyjne

Testy wibracyjne z monitorowaniem parametrów, cyrkulacją chłodziwa, ładowaniem

Testy IP

Testy odporności na wodę i/ lub pył, tzw. testy IP (IP6K9K, IP6K6 etc.)

Testy ładowania/ rozładowywania baterii

Testy ładowania i rozładowywania baterii

System ładowania baterii

Parametry zasilania

Napięcie wyjściowe od 0 do 800 V
Prąd wyjściowy od -300 do 300 A
Moc wyjściowa od -90 do 90 kW
Czas narastania / Czas opadania ≤30 ms

Parametry ładowania

Napięcie wyjściowe od 0 do 800 V
Prąd wyjściowy od 0 do 300 A
Moc wyjściowa od -90 do 90 kW
Tempo wzrostu / prędkość opadania 300 A/ms

Pomiary parametrów elektrycznych oraz charakterystyk

BOSMAL wykonuje pomiary parametrów elektrycznych (mocy, prądu, rezystancji) różnego typu osprzętu elektrycznego i elektronicznego samochodu, w tym akumulatorów.

Testy mechaniczne

Integralność mechaniczna – Regulamin EKG ONZ Nr 100 Annex 9D

Celem tego badania jest sprawdzenie bezpieczeństwa działania układu REESS (układu magazynowania energii wielokrotnego ładowania) przy obciążeniach kontaktowych, które mogą wystąpić podczas wypadku pojazdu.

Wstrząsy mechaniczne baterii samochodowych wg Załącznika 9C Regulaminu EKG ONZ nr 100

Nasze stanowisko badawcze pozwala na rzetelną weryfikację jakości akumulatorów poprzez symulację sił bezwładności występujących podczas zderzenia pojazdu. Badania te są kluczowe dla oceny ryzyka wystąpienia zwarć w instalacji elektrycznej baterii oraz związanego z tym zagrożenia pożarowego.

Infrastruktura umożliwia realizację testu 9C „Wstrząsy Mechaniczne” zgodnie z Regulaminem nr 100 EKG ONZ (Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych) oraz testu „Inertial load at a vehicle crash” według normy ISO 6469-1:2019 (punkt 6.4.1.1.2). Ponadto stanowisko pozwala na przeprowadzanie dowolnych testów wymagających precyzyjnego odwzorowania przebiegu przyspieszenia lub opóźnienia w czasie.

Parametry techniczne:

Siłownik: siła 400 kN, przemieszczenie 800 mm
Maksymalna prędkość: 9,5 m/s
Maksymalna masa próbki: 600 kg
Wymiary stołu badawczego: 2450 x 1450 mm
Obsługiwane formaty sygnałów sterujących: dat, rsp, rpc, acq, tgt, mat, txt, csv

Testy baterii samochodowych – REESS (Rechargeable Energy Storage Systems) – tj. systemu magazynowania energii z możliwością wielokrotnego ładowania.
Badanie baterii samochodowych przy obciążeniach bezwładnościowych, które mogą wystąpić podczas zderzenia pojazdu.