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延燒試驗:鋰離子電池熱失控時熱擴散之過程確認

電動車(EV)所使用的鋰離子電池若在製造時有缺陷或是受到衝擊損傷,會有引起內部短路的可能。發生內部短路的電池會急速發熱,並 會有導致電池熱失控的情況。當一個電芯發生熱失控時,會向周圍的電芯擴散,有可能會引起電池系統的起火。也正因為要預防這樣的熱 失控事件的發生,而有各種國際規格的制定,並且在設計檢查與認證測試中要求進行熱失控相關的延燒試驗。

本應用案例將介紹,在為了掌握電池熱失控時熱擴散流程而進行的延燒試驗中,可應用的HIOKI DATA LOGGER解決方案。
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延燒試驗

將單一電芯加熱或使用針刺等施加衝擊,並誘發熱失控。透過模擬電池的異常發熱,確認從熱失控發生到影響電池系統的過程。且從熱 失控發生到擴散至四周圍時,同時測量各電芯電壓溫度,可以確認熱擴散的過程。一部分的規範會要求,電壓和溫度的變化需要在一定 的範圍以及整個過程的測量記錄。
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可滿足熱擴散測試所要求規格之測量儀器

延燒試驗必須要將被測量電池進行破壞並測試,在成本考量上無法多次進行,所以需要能在一次的測試就將所需的數據確實取得的測量儀器。此外,本測試是伴隨著電池的發熱與燃燒的危險測試,必須要保護測試人員的安全。本測試有以下的課題必須克服。

・需要保護測試人員的安全
・需觀測各電芯的電壓溫度,以及因熱所導致的電池包變形狀態
・熱失控時的BMS 之變化也想要一同評估
・想要測量並高速取得電池電芯的電壓變化

使用HIOKI 的DATA LOGGER,進行安全且確實的測試
電池的延燒試驗中,記錄電壓和溫度等數據最適合使用HIOKI 的DATA LOGGER LR8450-01。LR8450-01 是具有畫面顯示的測量主機並可連接測量模組的DATA LOGGER。LR8450-01 可以無線遠端測量。會有燃燒等危險的測試也可以在安全的地方即時進行確認。具有種類豐富的測量模組,可以同時測量各式各樣的參數。一台 LOGGER 最多可以連接、使用4 台直連模組和7 台無線模組。因此,LR8450-01 最多可以測量330 通道,並記錄各電芯的數據。

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在電池熱擴散測試中推薦使用LR8450-01 的原因有以下兩點:

1. 可無線測量、數據收集和警報功能,安全進行測試

可無線收集數據,LOGGER 主機和測量模組可以分開設置。在測試室內設置測量模組,LOGGER 主機可以放在安全的地方進行數據觀測。伴隨燃燒等危險的測試中,也可以在安全的地方即時確認數據。並且,LOGGER 主機可以輸出警報。例如: 溫度突然急速上升到一定的溫度時就響起警報,可以在被測物進入危險的狀態前停止測試。

2. 組合種類豐富的測量模組,能同時、多通道測量各種參數

LR8450-01 擁有眾多測量模組可對應各種參數測量使用。不同的參數也可以使用多通道,同時測量記錄。

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結語

HIOKI 的DATA LOGGER LR8450-01 和其豐富的測量模組,可以安全且切實的進行電池延燒試驗。掌握熱擴散的過程,熱擴散對策是電池組開發非常重要的一環。本應用方案主要為,可總和評估並觀測各電芯的溫度與電壓的變化、因熱導致的電池包變形與BMS 的變化等。
關於本產品,詳細請參考LR8450-01 的產品頁面。
若有DEMO 的需求或是相關應用方案的疑問,歡迎與業務人員聯絡,或是透過官網留言。

 

【製作】2024年1月

鋰離子電池熱失控時熱擴散之過程確認.pdf (2.18M) file_download

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