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          全方位測試:優(yōu)化電動汽車電池設計的關鍵路徑

          —— 電池設計是電動汽車生態(tài)系統(tǒng)的重中之重
          作者:是德科技產(chǎn)品營銷經(jīng)理Brian Whitaker 時間:2024-04-10 來源:EEPW 收藏

          從內(nèi)燃機(ICE)向使用清潔能源的電動汽車(EV)轉(zhuǎn)型,需要大量的技術(shù)投入,才能推動電動汽車在市場上廣泛普及。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202404/457406.htm

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          科技產(chǎn)品營銷經(jīng)理Brian Whitaker

          此外,越來越多的國家宣布了逐步淘汰或者限制傳統(tǒng)內(nèi)燃機的計劃。受到政策驅(qū)使,EV 生態(tài)系統(tǒng)亟需快速發(fā)展壯大。相應地,這種需求也對電動汽車的電池測試方法提出了更高要求,要求電池測試更加高效。

          隨著電動汽車市場的快速增長,動力電池等汽車核心部件的需求也在不斷擴大。作為電動汽車的關鍵子系統(tǒng)之一,動力電池是持續(xù)實現(xiàn)交通系統(tǒng)電氣化的關鍵所在。

          業(yè)界的目標是使用快速、經(jīng)濟高效和節(jié)能的工藝來開發(fā),以提高電池的耐用性、功率密度和運行安全。

          影響電池設計的一個重要因素是性能測試。這個關鍵過程涵蓋了設計、生產(chǎn)和系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié),目的是為了確保所有進入市場的在安全性和運行性能方面發(fā)揮出最佳表現(xiàn)。

          如果不采用最新的測試系統(tǒng)和測試方法,電動汽車的電池測試不僅會成本高,還會非常耗時。在整個電池設計過程中,采用最佳實踐方法和先進技術(shù)可以幫助客戶快速、輕松地解決各種設計難題。

          本文將重點探討以下內(nèi)容:

          ●   如何通過投資端到端的測試系統(tǒng),來提高電動汽車電池設計的質(zhì)量和性能。

          ●   這些系統(tǒng)如何在不影響續(xù)航性能、功率密度和安全性的前提下,幫助客戶加快產(chǎn)品上市速度、降低運營成本。

          加快新產(chǎn)品上市速度

          測試和驗證電動汽車電池對于確保產(chǎn)品上市后具有出色的性能和安全性至關重要。在研發(fā)(R&D)階段進行全面測試還可以加快新產(chǎn)品上市速度、提高成本效益??蛻敉ㄟ^執(zhí)行內(nèi)部測試(In-House Testing)便可以發(fā)現(xiàn)電池的性能問題,進而縮短新產(chǎn)品上市時間,有利于確保電動汽車電池供應鏈的穩(wěn)定。

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          圖1 電池測試實驗室示例

          執(zhí)行內(nèi)部測試(In-House Testing)

          現(xiàn)階段,測試機構(gòu)的排期比以往任何時候都更加繁忙,因此等待的時間會更長,這也意味著設計人員的測試需求會被延誤。如果依賴外部測試機構(gòu),開發(fā)時間動輒會延長幾個星期,讓企業(yè)在競爭中處于不利地位。

          企業(yè)購買自己在內(nèi)部使用的測試設備,能夠極大地縮短測試等待時間。通過合理規(guī)劃和安排內(nèi)部測試,企業(yè)能夠在更短的時間內(nèi)得到關于最新設計原型的完整性能數(shù)據(jù)。

          購買這些設備看似需要較高的資金投入,但在競爭日趨激烈的環(huán)境下,節(jié)省下來的時間能夠為企業(yè)帶來非??捎^的投資回報。

          發(fā)現(xiàn)性能和安全隱患

          性能不佳所帶來的影響務必要考慮清楚。跳過非強制性測試可能會導致遺漏性能或安全隱患。一旦產(chǎn)品需要召回,傳導至生產(chǎn)過程的代價更為嚴重。糾正問題的過程會極大地影響將完好的終端產(chǎn)品成功推向市場的時間。在市場發(fā)展如此快速的當下,這樣的延誤是不被容許的。

          在早期的設計和生產(chǎn)階段,跳過測試環(huán)節(jié)看起來像是走了捷徑。然而,這種策略實際上具有很高的風險。如果隱患一直未被發(fā)現(xiàn)和排除,可能會嚴重推遲新產(chǎn)品的上市時間。

          降低運營成本

          精心設計的測試實驗室可以幫助電動汽車電池研發(fā)團隊顯著節(jié)約運營成本。

          高性能的先進電池測試系統(tǒng)甚至可以實現(xiàn)高達 96% 的能效。剩余的 4% 可用能源會返回電網(wǎng),服務其他用途。

          這種技術(shù)可以從兩個方面幫助工作繁忙的研發(fā)實驗室降低運營成本:前期主要通過改進冷卻基礎設施的安裝,后期則主要通過持續(xù)大幅降低能源成本。

          改進實驗室的運營效率

          全球電動汽車銷量不斷攀升,在 2023 年達到 1,360 萬輛,比 2022 年增加了 31%。如此大規(guī)模的銷量增長需要大量的測試提供支撐,而執(zhí)行這些測試會在相當長的時間內(nèi)占用大量的設備。隨著市場的快速發(fā)展和電動汽車銷量的增長,冗長的測試流程可能會導致設計瓶頸,延誤新產(chǎn)品上市時間。

          上述所有測試需要高效管理和評估海量數(shù)據(jù)的能力。而有效管理大量測試數(shù)據(jù)的方法之一是,選擇可以提供完整數(shù)據(jù)和可追溯功能的實驗室操作軟件。此外,應用軟件還可以提供數(shù)據(jù)分析工具和工作流管理功能,提高測試實驗室的效率。

          明確電池設計人員的測試要求

          模塊化和靈活性有助于打造精益的流程,助力電池設計人員、研發(fā)工作室和小型初創(chuàng)企業(yè)快速設計高品質(zhì)的電池。

          在上游設計階段進行投入,其效益會體現(xiàn)在最終產(chǎn)品的質(zhì)量上。必須在這個階段以經(jīng)濟高效的方式快速、準確地糾正設計缺陷。充電/放電平臺和電池循環(huán)壽命檢測裝置等測試系統(tǒng)必須快速評測和驗證設計,才能提供全面的數(shù)據(jù),幫助設計人員進行后續(xù)優(yōu)化。

          理想情況下,測試設備應當具有設計緊湊的外形尺寸,并能夠隨著電池需求的變化和容量的增長部署不同的通道配置。

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          圖2 電動汽車的電池單元

          復雜的系統(tǒng)測試

          除了功率電子器件,客戶還應該考慮很多其他測試場景,例如使用電池管理系統(tǒng)和人工氣候?qū)嶒炇以诓煌瑲夂驐l件下測試原型設計。

          測試場景涵蓋以下方面:

          ●   功能、老化、環(huán)境和性能測試。

          ●   標準化和合規(guī)性測試(例如 ISO、DIN、EN、SAE)。

          ●   內(nèi)阻、電荷、能量、容量、效率、耐用性和使用年限、溫度特性和機械阻力測試。

          ●   耐用性、續(xù)航里程和效率分析。

          ●   電化學阻抗測量和循環(huán)伏安法測量。

          通過動態(tài)控制這些變量,測試工程師能夠在無需用戶干預的情況下設置和更改相關測試參數(shù)。這些額外的數(shù)據(jù)必須在測試期間完成評估,不需要后期處理。測試系統(tǒng)必須清楚地顯示數(shù)據(jù),以便用戶判斷測試是否正常運行,或者是否有必要終止測試。

          因此,測試軟件必須能夠同步控制測試環(huán)境中的所有組件,同時在執(zhí)行余下的測試工作期間,記錄測量值以及使用的變量。

          結(jié)論

          顯然,在電動汽車電池測試方面進行投入不僅有技術(shù)上的需求,也是瞄準未來交通出行進行決策部署的戰(zhàn)略需要。通過采用先進的測試方法,制造商能提高電動汽車電池的安全性、效率和使用壽命,從而支持電動汽車市場的快速增長,這一點至關重要。

          此舉不僅契合全球可持續(xù)發(fā)展目標,還讓制造商走在了科技創(chuàng)新的最前沿,能夠成竹在胸地應對消費者和監(jiān)管機構(gòu)不斷變化的需求。通過優(yōu)先采用先進的電池測試,制造商為推動交通出行領域的創(chuàng)新鋪平了道路。這些創(chuàng)新將推動電動汽車在易用性、可靠性和生態(tài)環(huán)保等方面實現(xiàn)大幅提升。



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