Teste de fuga térmica e propagação para segurança de bateria
Verificando a propagação térmica em baterias de íons de lítio durante eventos de fuga térmica
As baterias de íons de lítio usadas em veículos elétricos (EVs) podem sofrer curtos-circuitos internos causados por defeitos de fabricação ou danos por impacto. Baterias com curto-circuito interno podem aquecer rapidamente, representando o risco de um evento de fuga térmica. Esta fuga térmica é muito perigosa. É um estado em que o aquecimento da célula da bateria causa cada vez mais aquecimento e chega a um ponto em que não pode ser interrompido. Um evento de fuga térmica em uma célula pode progredir ou “propagar-se” em uma reação em cadeia para células adjacentes, fazendo com que todo o sistema de bateria pegue fogo. Uma variedade de padrões internacionais foram promulgados para prevenir esse fenômeno. É por isso que, como parte da verificação do projeto e dos testes de certificação, os fabricantes são obrigados a avaliar como o calor de um evento de fuga térmica é propagado. Esta nota de aplicação apresenta uma solução na qual um registrador de dados Hioki é usado em testes de propagação térmica.
O que são testes de propagação térmica?
Neste teste, uma única célula é aquecida ou exposta a um impacto mecânico por meio da penetração de um prego, a fim de induzir um evento de fuga térmica na célula. Ao induzir o aquecimento anormal da bateria, o efeito de um evento de fuga térmica no sistema de bateria pode ser verificado. O processo de propagação térmica é verificado medindo a tensão e a temperatura de cada célula à medida que o calor do evento de fuga térmica se propaga para as células próximas. Algumas normas impõem critérios de julgamento quantitativos para mudanças de temperatura e tensão e, portanto, exigem que os valores medidos sejam registrados.
Instrumentos de medição necessários para testes de propagação térmica
Como o teste de propagação térmica de baterias é um teste destrutivo, é difícil realizá-lo repetidamente do ponto de vista de custo. Isto requer o uso de um registrador de dados que possa adquirir de forma confiável todos os dados necessários durante um único teste. Além disso, os testes impõem riscos associados a contingências como o aquecimento e possível combustão da bateria, sendo necessária a adoção de medidas para garantir a segurança do engenheiro.
Todos os pontos acima mencionados resultam nos seguintes requisitos para o teste:
· Garantir a segurança do engenheiro
· Medir simultaneamente a temperatura e a tensão de cada célula, bem como a deformação da embalagem causada pelo calor
· Avaliar o comportamento do BMS (unidade de sistema de gerenciamento de bateria) durante o evento de fuga térmica
· Medição de flutuações de tensão em células de bateria em alta velocidade de amostragem
Os registradores de dados Hioki podem ser usados para realizar testes seguros e confiáveis
O Data Logger LR8450-01 da Hioki é adequado para registrar dados de tensão e temperatura durante testes de propagação térmica da bateria. O LR8450-01 está equipado com um display e é usado com módulos de medição opcionais. Ele pode adquirir dados medidos por módulos posicionados remotamente sem fio. Desta forma, permite que testes associados a riscos como incêndio sejam revistos em tempo real e a partir de um local seguro. Uma extensa linha de módulos de medição está disponível, permitindo que o instrumento meça simultaneamente uma variedade de parâmetros. Até 4 módulos de medição plug-in e 7 módulos de medição sem fio podem ser usados com um único registrador. Conseqüentemente, o LR8450-01 pode medir até 330 canais e registrar dados, tornando-o, mais uma vez, ideal para medir cada célula de um módulo de bateria.
O LR8450-01 é recomendado para testes de propagação térmica de baterias por dois motivos:
1. Teste seguro por meio de coleta de dados sem fio e funcionalidade de alerta
2. Integração simultânea de dados de centenas de canais de uma extensa linha de módulos de medição e seus vários parâmetros de medição
1. Teste seguro por meio de coleta de dados sem fio e funcionalidade de alerta
Como os dados podem ser coletados sem fio, o registrador e os módulos de medição podem ser posicionados distantes um do outro. Os módulos de medição podem ser colocados em um laboratório, enquanto o próprio registrador é operado a partir de um local remoto e seguro para observar os dados. Desta forma, permite que testes associados a riscos como incêndio sejam revistos em tempo real a partir de um local seguro. Além disso, o registrador pode emitir sinais de alarme. Por exemplo, se você configurar um sinal de alarme para emitir no caso de a temperatura subir abruptamente, você poderá ser notificado e interromper o teste antes que o dispositivo em teste atinja um estado perigoso.
2. Integração simultânea de dados de centenas de canais de uma extensa linha de módulos de medição e seus vários parâmetros de medição
Uma extensa linha de módulos de medição que suportam vários parâmetros está disponível para o LR8450-01. Diferentes parâmetros podem ser medidos e registrados simultaneamente em um grande número de canais.
| Nome do Produto | Nome do modelo | Papel no teste de propagação térmica |
|---|---|---|
| Módulo de tensão/temperatura sem fio | LR8532 | Observe flutuações na temperatura e voltagem de células individuais |
| Módulo de tensão sem fio de alta velocidade | LR8533 | Observe as flutuações de tensão em alta velocidade com um intervalo de amostragem de 1 ms |
| Módulo de tensão sem fio | LR8534 | Observe a deformação da embalagem causada pelo calor |
| Módulo CAN sem fio | LR8535 | Avalie o comportamento do BMS durante um evento de fuga térmica registrando simultaneamente a saída CAN do BMS. |
Resumo
O registrador de dados LR8450-01 da Hioki e sua extensa gama de módulos de medição podem ajudar a realizar testes de propagação térmica de baterias seguros e confiáveis. É importante avaliar o processo de propagação térmica e fornecer feedback sobre contramedidas de propagação térmica aos desenvolvedores de baterias. Esta solução permite observar flutuações na temperatura e voltagem de células individuais e fazer avaliações abrangentes que também levam em consideração o comportamento do BMS e a deformação da embalagem causada pelo calor. Visite a página do produto LR8450-01 para obter mais informações sobre este produto.
Solicitações de unidades de demonstração e dúvidas sobre aplicações devem ser direcionadas ao representante de vendas Hioki mais próximo através de nossa página de contato.
