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如何知道電動車電池是否安全?淺談電池檢測目的與方法
  • 發布年度:2011
  • 主要類別:車輛零組件
  • 次要類別:電子報
  • 車輛研究測試中心 零組件品質部   賴彥文


    因替代石油的新能源技術開發與應用,越來越被各國政府所重視,在新興能源發展體系中,電力儲能元件將是不可或缺之核心元件。近年來,以鋰電池或鎳氫電池為動力的電動汽車及混合電動車,皆因替代性能源及環保等議題受到了市場越來越多的關注。其中鋰電池以高能量密度、高重複循環使用次數等優勢,越來越受到人們關注,例如在筆記型電腦、電動工具…等手持裝置皆已得到廣泛應用,並逐漸邁入電動汽車等交通運輸領域,成為全球電動汽車相關產業發展之焦點。

    電動車電池在產品使用週期中,隨著所暴露環境而面臨各種環境因子考驗,導致電池產品在長時間的環境效應下加速老化,使電池在正常使用週期中即產生失效,尤其在嚴苛的溫濕度環境中,電池可能因為環境的影響而改變了原始設計之功能或充放電特性,並可能導致車輛行駛安全之疑慮。因此,電動車電池應符合性能與安全相關要求,在安全性測試驗證方面一般需考量電性、機械性和熱等三種領域之測試要求,目前「SAE J2464電動與混合式電動車輛充電能量儲存系統安全及誤用試驗標準」已於2009年公告,其調和了電動車電池安全性之驗證技術要求,為目前國際上針對電動車電池所新制定之安全性測試規範,其內容簡要說明如下;
    1.電性測試:試驗項目有短路試驗、過充電試驗、過放電試驗。
    (1)短路試驗:為評估電池正、負極不慎短路時,電池的過電流保護裝置能否斷開短路電流,如圖1所示。
    (2)過充電試驗:為評估電池在充電過程時,不慎過度充電,電池的電池管理系統(BMS)能否斷開過充電電流,如圖2所示。

    圖1短路試驗  圖2 過充電試驗

    (3)過放電試驗:為評估電池在放電過程時,因負載過度放電,電池的電池管理系統(BMS)能否斷開過放電電流。

    2.機械性測試:試驗項目分別有衝擊試驗、掉落試驗、穿刺試驗、翻滾試驗、浸入試驗、壓碎試驗。
    (1)衝擊試驗:為評估車輛行經坑洞路面時,電池承受機械衝擊的能力,如圖3所示。
    (2)掉落試驗:為評估車輛駕駛不慎從高路面翻覆,電池組掉落撞擊地面後是否會爆炸、起火,如圖4所示。

    圖3衝擊試驗    圖4 掉落試驗

    (3)穿刺試驗:為評估車輛因交通意外事故,導致電池遭受尖銳物穿刺後是否會爆炸、起火,如圖5所示。

    圖5穿刺試驗

    (4)翻滾試驗:為評估車輛因交通意外事故不慎從路面翻覆,電池在翻滾後是否會爆炸、起火。
    (5)浸入試驗:為評估車輛行經海邊時,電池承受浸鹽水耐腐蝕的能力,如圖6所示。
    (6)壓碎試驗:為評估車輛因交通意外事故,導致電池遭受機械性破壞後是否會爆炸、起火,如圖7所示。
     

    圖6 浸入試驗 圖7 壓碎試驗

    3.熱測試:試驗項目有高溫危險試驗、熱穩定試驗、無熱管理循環試驗、熱衝擊循環試驗、被動傳播電阻試驗。
    (1)高溫危險試驗:為評估車輛因意外不慎著火,電池承受高熱的能力。
    (2)熱穩定試驗:為評估車輛在高溫環境下,電池承受高熱的穩定性。
    (3)無熱管理循環試驗:為評估電池的電池管理系統(BMS)失效時,電池的充放電循環能力。
    (4)熱衝擊循環試驗:為評估車輛在高低溫的溫差環境下,電池承受高低溫劇烈變化能力。
    (5)被動傳播電阻試驗:為評估電池模組或電池組內的單一個單電池發生熱破壞現象,是否熱破壞現象會傳播至鄰近的單電池。

    車輛中心近年來針對電動車電池檢測之國內外標準進行研究與分析,積極協助國內電動車電池CNS國家標準之建立,並同步規劃建立電動車電池性能及安全測試驗證能量,以提供國內電池產業在電動車電池之完整測試驗證服務。

    在CNS國家標準制定部份,車輛中心依據ISO/DIS 12405-1「電動道路車輛-推進用鋰電池系統之測試規範-第1部;高功率應用」,已完成CNS國家標準草案制定。此外,車輛中心亦將持續蒐集國際標準進行研究分析與比較,以提供國內電動車電池相關產業於環境可靠度驗證之技術服務。

    在驗證能量與技術建立部分,車輛中心依據電動車電池檢測之國內外標準研究及國內業者電動車電池環境檢測服務需要,已於2010年起逐步建置檢測設備能量,如電池組充放電試驗設備、機械衝擊試驗設備等,協助國內產業界於電池產品開發與測試,提升產品可靠度及國際競爭力。後續,車輛中心將持續進行電動車電池組測試驗證能量之規劃與建立,以提供國內電動車電池組產品更加完善之測試驗證服務,並成為國內電池產業技術支援強健的後盾。

    若您有相關問題或需檢測服務,歡迎您洽詢,車輛中心環境測試課賴彥文工程師  電話04-781122分機3303;email:laiyenwen@artc.org.tw
     

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