Kiểm tra Pin xe điện

Khi nhu cầu đổi mới toàn cầu về xe điện (EV) tiếp tục tăng, nhu cầu kiểm tra chất lượng pin lithium-ion để cung cấp năng lượng cho xe điện cũng tiếp tục tăng. Động cơ điện lớn trong xe điện được cung cấp năng lượng thông qua hệ thống pin sạc và pin lithium-ion đã trở thành lựa chọn chủ đạo.

Đảm bảo an toàn cho pin lithium-ion đòi hỏi phải thử nghiệm kỹ lưỡng và chính xác. Thử nghiệm điện, cơ học và môi trường được tiến hành để phản ánh nhiệt độ, độ ẩm, độ rung và các điều kiện thực tế khác.

Sự phát triển của xe điện (EV) là xu hướng phát triển nhanh chóng trong ngành công nghiệp ô tô trong thập kỷ qua. Một thành phần quan trọng của EV là bộ pin lithium-ion (Li-ion), cung cấp năng lượng cần thiết cho hệ thống truyền động của xe. Do đó, chất lượng, hiệu suất và độ an toàn của bộ pin Li-ion có tầm quan trọng tối đa đối với việc áp dụng rộng rãi EV.

Pin xe điện là gì?

Pin Lithium-ion: Đây là loại pin được dùng trong hầu hết các loại xe điện hiện nay. Công nghệ pin Lithium-ion (hay Li-ion) cũng chính là công nghệ pin được dùng cho các dòng điện thoại thông minh hay máy tính xách tay trên thị trường. Cực dương sử dụng hợp chất oxit kim loại chuyển tiếp (Mn, Co, Ni) cùng với Liti (hợp kim Lithium (nguyên tố Liti với kí hiệu hóa học Li); cực âm dùng Graphite và sử dụng chất điện li dạng lỏng. 

Pin hydride nickel-kim loại: Đây là loại pin sạc được sử dụng trong các dòng xe hybrid, tàu điện sàn thấp cũng như một số thiết bị điện tử.

Pin hydride nickel-kim loại tương tự như pin nickel cadmi (NiCd) song thay cadmi - một kim loại nặng độc hại bằng hỗn hợp hấp thu hidrua cho cực âm (a-nốt). Không chỉ không gây ô nhiễm cho môi trường mà 1 pin NiMH có thể có điện dung lớn gấp 2-3 lần so với pin NiCd cùng kích thước.

Tuy nhiên, pin NiMH có tốc độ tự xả cao hơn hẳn so với pin Lithium-ion cũng như hiệu suất sạc pin thấp nên ít được dùng cho các loại pin ô tô điện trên thị trường hiện nay.

Pin LFP (Lithium Iron Phosphate): Đây cũng là loại pin được các nhà sản xuất ưa chuộng và ứng dụng phổ biến trên ô tô điện hiện nay. LFP có tuổi thọ lên đến 5000 chu kỳ sạc - xả ở mức độ 80 phần trăm mà không giảm hiệu suất vận hành. Loại pin này có giá thành rẻ, không cần bảo trì, cực kỳ an toàn và nhẹ góp phần tối ưu trọng lượng của xe. LFP có khả năng sạc đầy chỉ trong thời gian ngắn, ứng dụng với nhiều loại sạc khác nhau và vẫn duy trì độ bền vốn có.

Pin Ternary Lithium: Được chế tạo từ các vật liệu như ternary niken, coban và mangan với những ưu điểm như cải thiện độ dẫn điện, cải thiện hiệu suất tuần hoàn và hiệu suất vận hành của hệ thống pin. Ternary có khả năng chịu nhiệt tốt, hạn chế cháy nổ và tính ổn định cao.

Kiểm tra pin Lithium Ion

Kiểm tra pin lithium ion bao gồm một loạt các quy trình và thử nghiệm được tiến hành để đánh giá hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ của pin lithium ion. Pin lithium ion được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, bao gồm thiết bị điện tử tiêu dùng, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng cố định.

Kiểm tra pin thường liên quan đến việc sử dụng thiết bị và phần mềm chuyên dụng để mô phỏng các điều kiện thực tế và đo các thông số khác nhau như dung lượng, điện áp, nhiệt độ và điện trở. Các thử nghiệm có thể được thực hiện trên từng cell, mô-đun hoặc toàn bộ bộ pin.

Các phương pháp kiểm tra pin xe điện EV

Bộ pin Li-ion cho xe điện phải trải qua quá trình thử nghiệm mở rộng để đảm bảo độ tin cậy, độ bền và an toàn. Sau đây là một số thử nghiệm quan trọng nhất được thực hiện trên bộ pin Li-ion cho xe điện:

Kiểm tra dung lượng: Kiểm tra dung lượng xác định lượng năng lượng mà bộ pin có thể lưu trữ và cung cấp. Kiểm tra này được thực hiện bằng cách sạc pin đến dung lượng tối đa và sau đó đo lượng năng lượng có thể rút ra từ pin. Kiểm tra dung lượng cung cấp một chỉ số quan trọng về hiệu suất của bộ pin và khả năng cung cấp điện cho xe trong thời gian dài.
Kiểm tra vòng đời: Kiểm tra vòng đời đánh giá số chu kỳ sạc và xả mà bộ pin có thể trải qua trước khi hết vòng đời. Kiểm tra này cung cấp thông tin quan trọng về độ bền của bộ pin và khả năng chịu được việc sử dụng nhiều lần.

Kiểm tra nhiệt độ: Kiểm tra nhiệt độ đánh giá hiệu suất của bộ pin ở các nhiệt độ khác nhau. Kiểm tra này được thực hiện bằng cách để bộ pin tiếp xúc với điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt và đo dung lượng, điện áp và điện trở của nó. Kiểm tra nhiệt độ giúp xác định hiệu suất của bộ pin trong các điều kiện hoạt động khác nhau và khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt của nó.

Kiểm tra điện áp: Kiểm tra điện áp đo độ ổn định điện áp của bộ pin trong các điều kiện tải khác nhau. Kiểm tra này giúp xác định hiệu suất của bộ pin trong các điều kiện hoạt động khác nhau và khả năng duy trì điện áp trong phạm vi chỉ định.

Kiểm tra va đập: Kiểm tra va đập đánh giá khả năng chống chịu của bộ pin đối với hư hỏng vật lý do va đập và rung động. Kiểm tra này được thực hiện bằng cách cho bộ pin chịu nhiều mức độ va đập khác nhau và đo hiệu suất của bộ pin cũng như bất kỳ hư hỏng nào có thể xảy ra. Kiểm tra va đập giúp đảm bảo tính an toàn của bộ pin và khả năng chịu được sự khắc nghiệt khi sử dụng trong xe điện.

• Các bài kiểm tra cơ học
• Mô phỏng độ cao
• Sốc và rung động
• Rung động với môi trường (bao gồm độ ẩm)
• Kiểm tra tình trạng lạm dụng pin
• Kiểm tra vòng đời
• Kiểm tra lịch sử cuộc sống
• Kiểm tra ngâm
• Kiểm tra cháy nhiên liệu
• Kiểm tra đặc tính và hiệu suất
• Kiểm tra R&D
• Phát triển kế hoạch kiểm tra
• Kiểm tra linh kiện điện

Tóm lại, việc thử nghiệm các bộ pin Li-ion cho xe điện là một bước quan trọng để đảm bảo chất lượng, hiệu suất và tính an toàn của các loại pin này. Bằng cách thực hiện các thử nghiệm này, các nhà sản xuất có thể xác định bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào và thực hiện các cải tiến cần thiết cho thiết kế bộ pin. Điều này sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển của xe điện và tăng cường sự chấp nhận của người tiêu dùng

Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng pin sạc xe điện

Pin lithium ion được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau do mật độ năng lượng cao và tuổi thọ chu kỳ dài. Tuy nhiên, an toàn là mối quan tâm quan trọng đối với những loại pin này, vì chúng có khả năng quá nhiệt, bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ trong một số điều kiện nhất định. Để đảm bảo an toàn cho pin lithium ion, nhiều tiêu chuẩn và chứng nhận an toàn khác nhau đã được phát triển. Các tiêu chuẩn và chứng nhận này cung cấp các hướng dẫn và yêu cầu cho việc thiết kế, thử nghiệm và sử dụng pin lithium ion, cũng như cho việc vận chuyển và thải bỏ chúng.

Một số tiêu chuẩn và chứng nhận an toàn được công nhận rộng rãi nhất dành cho pin lithium ion bao gồm:

• UN 38.3 - Tiêu chuẩn này dành cho việc vận chuyển pin lithium ion. Tiêu chuẩn này chỉ định các yêu cầu thử nghiệm để vận chuyển pin lithium ion an toàn, bao gồm cả nhu cầu thử nghiệm rung, sốc và nhiệt.
• IEC 62133 - Tiêu chuẩn này đặt ra các yêu cầu về an toàn cho pin lithium ion thứ cấp (có thể sạc lại) để sử dụng trong các ứng dụng di động.
• UL 1642 và UL 2054 - Các tiêu chuẩn này dành cho sự an toàn của pin lithium ion. UL 1642 chỉ định các yêu cầu về sự an toàn của cell pin lithium ion, trong khi UL 2054 bao gồm sự an toàn của bộ pin lithium ion.
• Dấu CE - Chứng nhận này cho biết sự tuân thủ các tiêu chuẩn về an toàn, sức khỏe và bảo vệ môi trường của EU. Pin lithium ion được bán ở EU phải có dấu CE.
• RoHS - Đây là Chỉ thị hạn chế các chất nguy hiểm, một quy định hạn chế việc sử dụng một số vật liệu nguy hiểm trong thiết bị điện và điện tử. Pin lithium ion được bán ở EU phải tuân thủ RoHS.
• Tiêu chuẩn UN 38.3: Kiểm tra vận chuyển pin và cell lithium
• Tất cả pin lithium ion đều phải trải qua thử nghiệm theo tiêu chuẩn UN 38.3 trước khi vận chuyển. Các thử nghiệm này đặt pin và cell vào các điều kiện mà chúng sẽ trải qua trong quá trình vận chuyển và xử lý, bao gồm điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, thử nghiệm va đập, sốc và đoản mạch để đảm bảo tính ổn định của pin và cell.
• Kiểm tra an toàn điện của bộ sạc pin: Kiểm tra bộ sạc pin có tính đến các rủi ro và mối nguy hiểm về an toàn liên quan đến các thiết bị chạy bằng nguồn điện xoay chiều có chứa pin lithium ion. Điều này bao gồm kiểm tra khả năng quá nhiệt và điện giật từ thiết bị. Kiểm tra bao gồm IEC/EN 60950-1 , IEC/EN 60335-2-29, UL 1310, UL 1012, UL 2575, UL 60950-1, CSA 22.2 #107.2, CSA 22.2#223, CSA E60335-2-29 và CSA 60950-1
• Kiểm tra khả năng tương thích điện từ (EMC): Kiểm tra EMC hoạt động để đảm bảo rằng bất kỳ thiết bị nào chứa pin lithium ion sẽ không bị trục trặc do mức độ nhiễu điện từ (EMI) cao và bản thân các thiết bị sẽ không tạo ra EMI, khiến các thiết bị gần đó bị trục trặc. Kiểm tra bao gồm Bắc Mỹ: FCC 47CFR Phần 15; ICES-003 và EU: Chỉ thị EMC 2014/30/EU.