Pruebas de propagación y fuga térmica para la seguridad de la batería
Verificación de la propagación térmica en baterías de iones de litio durante eventos de fuga térmica
Las baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos (EV) pueden experimentar cortocircuitos internos causados por defectos de fabricación o daños por impacto. Las baterías con un cortocircuito interno pueden calentarse rápidamente, lo que supone un riesgo de fuga térmica. Esta fuga térmica es muy peligrosa. Es un estado en el que el calentamiento de una celda de batería provoca cada vez más calentamiento y llega a un punto en el que no se puede detener. Un evento de fuga térmica en una celda puede progresar o "propagarse" en una reacción en cadena a las celdas adyacentes, provocando que todo el sistema de batería se incendie. Se han promulgado una variedad de normas internacionales para prevenir este fenómeno. Es por eso que, como parte de las pruebas de verificación y certificación del diseño, los fabricantes deben evaluar cómo se propaga el calor de un evento de fuga térmica. Esta nota de aplicación presenta una solución en la que se utiliza un registrador de datos Hioki en pruebas de propagación térmica.
¿Qué son las pruebas de propagación térmica?
En esta prueba, una sola celda se calienta o se expone a un impacto mecánico mediante la penetración de clavos para inducir un evento de fuga térmica en la celda. Al inducir el calentamiento anormal de la batería, se puede verificar el efecto de un evento de fuga térmica en el sistema de la batería. El proceso de propagación térmica se verifica midiendo el voltaje y la temperatura de cada celda a medida que el calor del evento de fuga térmica se propaga a las celdas cercanas. Algunas normas imponen criterios de juicio cuantitativo para los cambios de temperatura y voltaje y, por lo tanto, requieren que se registren los valores medidos.
Instrumentos de medida necesarios para las pruebas de propagación térmica.
Dado que las pruebas de propagación térmica de baterías son una prueba destructiva, es difícil realizarlas repetidamente desde el punto de vista del costo. Esto requiere el uso de un registrador de datos que pueda adquirir de manera confiable todos los datos necesarios durante una sola prueba. Además, las pruebas imponen riesgos asociados a contingencias como el calentamiento y la posible combustión de la batería, por lo que es necesario tomar medidas para garantizar la seguridad del ingeniero.
De todos los puntos antes mencionados se derivan los siguientes requisitos para la prueba:
· Garantizar la seguridad del ingeniero
· Medir simultáneamente la temperatura y el voltaje de cada celda, así como la deformación del paquete causada por el calor.
· Evaluación del comportamiento de BMS (unidad del sistema de gestión de batería) durante el evento de fuga térmica
· Medición de fluctuaciones de voltaje en celdas de batería a alta velocidad de muestreo
Los registradores de datos Hioki se pueden utilizar para realizar pruebas seguras y confiables
El registrador de datos LR8450-01 de Hioki es ideal para registrar datos de voltaje y temperatura durante las pruebas de propagación térmica de la batería. El LR8450-01 está equipado con una pantalla y se utiliza con módulos de medición opcionales. Puede adquirir de forma inalámbrica datos medidos por módulos ubicados de forma remota. De esta forma, permite revisar en tiempo real y desde un lugar seguro las pruebas asociadas a riesgos como el incendio. Está disponible una amplia gama de módulos de medición, lo que permite que el instrumento mida simultáneamente una variedad de parámetros. Se pueden utilizar hasta 4 módulos de medición enchufables y 7 módulos de medición inalámbricos con un solo registrador. En consecuencia, el LR8450-01 puede medir hasta 330 canales y registrar datos, lo que lo hace, una vez más, ideal para medir cada celda de un módulo de batería.
El LR8450-01 se recomienda para pruebas de propagación térmica de baterías por dos razones:
1. Pruebas seguras mediante recopilación de datos inalámbrica y funcionalidad de alerta
2. Integración simultánea de datos de cientos de canales de una amplia gama de módulos de medición y sus diversos parámetros de medición.
1. Pruebas seguras mediante recopilación de datos inalámbrica y funcionalidad de alerta
Dado que los datos se pueden recopilar de forma inalámbrica, el registrador y los módulos de medición se pueden colocar a gran distancia. Los módulos de medición se pueden colocar en un laboratorio, mientras que el registrador se opera desde una ubicación remota y segura para observar los datos. De esta forma, permite revisar en tiempo real desde un lugar seguro las pruebas asociadas a riesgos como el incendio. Además, el registrador puede emitir señales de alarma. Por ejemplo, si configura una señal de alarma para que se emita en caso de que la temperatura aumente abruptamente, puede recibir una notificación y detener la prueba antes de que el dispositivo bajo prueba alcance un estado peligroso.
2. Integración simultánea de datos de cientos de canales de una amplia gama de módulos de medición y sus diversos parámetros de medición.
Hay disponible una amplia gama de módulos de medición que admiten varios parámetros para el LR8450-01. Se pueden medir y registrar diferentes parámetros simultáneamente en una gran cantidad de canales.
| Nombre del producto | Nombre del modelo | Papel en la prueba de propagación térmica. |
|---|---|---|
| Módulo inalámbrico de voltaje/temperatura | LR8532 | Observe las fluctuaciones en la temperatura y el voltaje de las celdas individuales. |
| Módulo de voltaje inalámbrico de alta velocidad | LR8533 | Observe las fluctuaciones de voltaje a alta velocidad con un intervalo de muestreo de 1 ms |
| Módulo de tensión inalámbrico | LR8534 | Observe la deformación del paquete causada por el calor. |
| Módulo CAN inalámbrico | LR8535 | Evalúe el comportamiento del BMS durante un evento de fuga térmica registrando simultáneamente la salida CAN del BMS. |
Resumen
El registrador de datos LR8450-01 de Hioki y su amplia gama de módulos de medición pueden ayudar a realizar pruebas de propagación térmica de baterías seguras y confiables. Es importante evaluar el proceso de propagación térmica y proporcionar comentarios sobre las contramedidas de propagación térmica a los desarrolladores de paquetes de baterías. Esta solución le permite observar fluctuaciones en la temperatura y el voltaje de las celdas individuales y realizar evaluaciones integrales que también tienen en cuenta el comportamiento del BMS y la deformación del paquete causada por el calor. Visite la página del producto LR8450-01 para obtener más información sobre este producto.
Las solicitudes de unidades de demostración y las preguntas sobre aplicaciones deben dirigirse a su representante de ventas Hioki más cercano a través de nuestra página de contacto.
