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Prueba de seguridad de la batería del VE

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Prueba de seguridad de la batería del VE

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El rendimiento de seguridad de las baterías tiene un impacto significativo en el funcionamiento fluido y fiable de los vehículos eléctricos, por lo que es necesario realizar pruebas detalladas del rendimiento de seguridad de las baterías. La inspección del rendimiento de seguridad de las baterías de vehículos eléctricos incluye pruebas de sobrecarga y descarga, pruebas de cortocircuito, pruebas de alta temperatura, pruebas de impacto por punción de aguja, pruebas de rendimiento mecánico, pruebas de resistencia a la corrosión y otros elementos.

1 Prueba de sobrecarga y descarga

En el caso de las baterías secundarias selladas, la sobrecarga y la descarga pueden causar una rápida acumulación de gas en el contenedor sellado, lo que provoca un rápido aumento de la presión interna. Si la válvula de seguridad no puede abrirse a tiempo, puede provocar la explosión de la batería. En circunstancias normales, la válvula de seguridad se abrirá bajo cierta presión para liberar el exceso de gas. Una vez liberado el gas, se producirá una disminución de la cantidad de electrolito y, en casos graves, se secará el electrolito, se deteriorará el rendimiento de la batería y, finalmente, fallará. Además, durante el proceso de liberación del gas, se arrastra cierta cantidad de electrolito, y la mayoría de los electrolitos son ácidos o bases concentrados, que tienen un efecto corrosivo sobre los aparatos eléctricos.

Por lo tanto, una batería de alto rendimiento para vehículos eléctricos debe tener una buena resistencia a la sobrecarga, ser menos propensa al estallido y a las fugas bajo un cierto grado de sobrecarga y descarga. También es menos probable que la forma de la batería cambie.

En el diseño de las pilas, se suele utilizar un electrodo negativo en exceso para evitar la acumulación excesiva de gas en el interior de la pila. Para evitar la aparición de polaridad inversa durante la sobredescarga, la protección contra la polaridad inversa se implementa generalmente añadiendo material de polaridad inversa al electrodo positivo.

Al realizar las pruebas de carga, se pueden seleccionar las condiciones adecuadas en función del tipo y modelo específicos de batería. Tomando como ejemplo las baterías MH-Ni, la selección de la corriente de sobrecarga puede determinarse en función de la potencia de salida de la fuente de corriente constante.

Para algunas baterías de gran capacidad (tipo D, tipo SC), la fuente de corriente constante general no puede emitir una gran corriente de 1 C, por lo que deben considerarse suficientes medidas de protección de seguridad en situaciones de alta corriente. Para baterías con una capacidad relativamente pequeña, puede elegirse un multiplicador de corriente mayor. Con diferentes sistemas de descarga, existen las correspondientes diferencias en las normas para juzgar la capacidad de sobrecarga de las baterías. En la práctica, se utilizan los dos sistemas de sobrecarga siguientes.

(1) Cargar la batería con una corriente constante de 0,1 C durante 28 días. Durante la prueba, la batería no debe explotar ni tener fugas, y su capacidad no debe ser inferior a la capacidad nominal cuando se descarga a 0,2 C después de la carga.

(2) Carga a una corriente constante de 1 C durante 5 horas, y no debe haber fugas durante los primeros 75 minutos de la prueba. Después se permiten fugas, pero no explosiones. Después de la carga, descargue a 0,2 C, y la capacidad no debe ser inferior a su capacidad nominal.

Durante el proceso de carga, la detección de fugas puede verificarse goteando líquido en el punto de sellado. El enrojecimiento de la solución o la formación de burbujas se consideran fugas.

Al realizar una prueba de sobredescarga en una batería, ésta debe cargarse completamente en primer lugar y, a continuación, deben seleccionarse las condiciones adecuadas para la descarga. Hay dos condiciones de prueba que se utilizan habitualmente.

(1) Conecte la batería en serie con una resistencia estándar (de unos 10 Ω, seleccionada según el modelo de batería) y descárguela continuamente durante 24 horas. La batería no debe presentar explosiones ni fugas durante el proceso de descarga, y su capacidad no debe ser inferior al 90% de la capacidad nominal tras la sobredescarga.

(2) Primero descargue la batería a 1 C hasta 0 V, después descárguela a 0,2 C hasta 0 V y, a continuación, fuerce la sobredescarga a 1 C durante 6 horas. La batería no debe explotar, pero se permiten fugas o deformaciones. Después de la prueba, la batería no se puede volver a utilizar.

En el caso de una pila, se suele utilizar un método para comprobar su capacidad de soportar fugas.

2 Prueba de cortocircuito

En caso de cortocircuito, las baterías de los vehículos eléctricos pueden generar una gran corriente, que puede elevar instantáneamente la temperatura de la batería, e incluso hacer que hierva el electrolito o se derrita el anillo de sellado. Por lo tanto, durante las pruebas de cortocircuito, la batería puede sufrir salpicaduras de álcali, fugas y otras situaciones. Por lo general, deben tomarse buenas medidas de protección.

La condición de prueba común es cargar completamente la batería y cortocircuitar los dos polos de la batería a temperatura ambiente durante 1 hora. Se permiten fugas, pero la batería no debe incendiarse ni explotar.

3 Prueba de resistencia a altas temperaturas

En general, está prohibido poner las pilas al fuego porque pueden sufrir ciertos cambios y pueden explotar a temperaturas más altas. Por lo tanto, es necesario probar el rendimiento de seguridad de las pilas a temperaturas adecuadas.

El rango general de temperaturas de prueba se divide en zona de alta temperatura y zona de baja temperatura. La zona de alta temperatura se pone al fuego para la prueba, y la zona de baja temperatura es de 100-200 ℃. Las condiciones comunes de prueba de baja temperatura son las siguientes.

(1) La batería completamente cargada (100 ℃) debe mantenerse durante 2 horas y no debe haber ninguna explosión o fuga.

(2) La batería completamente cargada debe mantenerse en una caja de temperatura constante a 150 ℃ durante 10 minutos, y no debe haber ninguna explosión o fuga.

La resistencia interna y la tensión de circuito abierto de la batería sufrirán ciertos cambios tras pasar la prueba en la zona de baja temperatura, pero la batería debería poder seguir utilizándose. La prueba de baterías en zonas de alta temperatura es destructiva, y la batería probada ya no podrá utilizarse. Cuando se prende fuego a la pila, la temperatura puede alcanzar los 800 ℃, y el anillo de sellado y otros plásticos del interior de la pila se derretirán e incendiarán. Se permite la precipitación de gases, pero no debe producirse una explosión.

4 Prueba de penetración de clavos en baterías de vehículos eléctricos

Cuando las baterías de vehículos eléctricos reciben el impacto de objetos punzantes desde el exterior, la carcasa puede perforarse. Si el objeto perforado es conductor, puede producirse un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo, lo que supone cierto peligro. Por lo tanto, para las baterías utilizadas en algunas ocasiones especiales, también se deben realizar experimentos de perforación, y la batería debe estar en un estado completamente cargado antes de las pruebas de perforación. Las condiciones de la prueba son las siguientes: el diámetro de la aguja es φ Perfore la batería en la dirección del diámetro con un diámetro de 1,0 mm. Tras la perforación, la pila no debe explotar, pero se permiten fugas y calentamiento.

5 Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas incluyen pruebas de resistencia a colisiones, resistencia a impactos y resistencia a vibraciones. Los métodos más utilizados para comprobar las propiedades mecánicas son los ensayos de colisión.

Ensayo de colisión

En primer lugar, cargue la batería y descárguela a una corriente constante de 0,2 C después de la prueba. El método 1 requiere que la capacidad de descarga después de la prueba no sea inferior a la capacidad nominal; el método 2 requiere que no haya una diferencia significativa en la pérdida de capacidad de la batería después de la prueba y antes de la prueba. Después de la prueba, la batería no se deforma ni presenta fugas. La batería de muestra utilizada para la prueba de colisión debe fijarse en la mesa de impacto en la mitad del eje vertical y la mitad del eje paralelo para la prueba. Las pruebas de rendimiento mecánico también pueden realizarse mediante pruebas de colisión simples, en las que la batería puede dejarse caer aleatoriamente desde una altura de 1 m en diferentes direcciones sobre una tabla de roble de 2 cm de grosor cuatro veces. Tras el experimento, no debe haber cambios visuales ni fugas en el aspecto de la batería. Además, el voltaje y la resistencia interna de la pila no deben cambiar.

6 Pruebas de resistencia a la corrosión

Los métodos de ensayo de corrosión más utilizados son el ensayo electroquímico, el ensayo de niebla salina, etc. El experimento se realizó en una caja de niebla salina. Se expone la batería a la cámara de prueba, se pulveriza en ella solución de prueba atomizada, y la fina niebla se deposita uniformemente en la superficie de la muestra por su propio peso. La solución de prueba es una solución de NaCl al 5% (porcentaje en masa), con un contenido total de sólidos no superior al 20%/(μg/g), pH 6,5-7,2. Durante el experimento, la temperatura dentro de la caja de niebla salina se mantuvo constante a (35 ± 1) ℃. La pila se mantiene en la cámara de niebla salina durante 48 horas.

Después de la prueba, no debe haber ninguna diferencia significativa en la capacidad de la batería. Se permite una pequeña cantidad de óxido en la parte superior (junta) e inferior de la batería, pero no debe haber perforaciones ni picaduras muy evidentes. La batería no debe tener fugas ni explotar.