การทดสอบระบบแบตเตอรี่คืออะไร?

เจ้าหน้าที่ภาคสนามโทรมาบอกว่ารถยกเปิดไม่ติด BMS ถูกล็อค ลูกค้าตำหนิแบตเตอรี่ ปรากฎว่ามีคนทิ้งกระเป๋าไว้ในโกดังที่ไม่มีเครื่องทำความร้อนในช่วงวันหยุด อุณหภูมิลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ และระบบปฏิเสธที่จะปิดคอนแทคเตอร์หลัก ทำงานตามที่ออกแบบไว้ นั่นคือการทดสอบระบบแบตเตอรี่ทำงานได้

การทดสอบระบบแบตเตอรี่ครอบคลุมสามสิ่งที่เกิดขึ้นซึ่งผู้ใช้ปลายทางส่วนใหญ่มองไม่เห็น ได้แก่ การวินิจฉัยตนเอง-ก่อนที่แบตเตอรี่จะใช้งาน การตรวจสอบฉนวนในขณะที่กำลังทำงาน และการตรวจสอบการล็อคที่ยืนยันว่าไม่มีอะไรหลุดออกมา แต่ละรายการเกิดขึ้นเนื่องจากมีบางอย่างผิดพลาดในสนาม บ่อยครั้งมากพอจนกลายเป็นข้อกำหนดมาตรฐาน GB 18384-2020 ในประเทศจีน ISO 6469-3 ในระดับสากล สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่คำแนะนำ

 การวินิจฉัยตนเอง-ก่อนสิ่งอื่นใด

เมื่อคุณกดสวิตช์กุญแจบนรถยกไฟฟ้า BMS ไม่เพียงแต่ปิดคอนแทคเตอร์และหวังว่าจะได้สิ่งที่ดีที่สุดเท่านั้น มีซีเควนซ์ที่รันก่อน ปกติจะเสร็จภายในห้าวินาที หรือบางครั้งก็เร็วกว่า ระบบจะสำรวจกลุ่มเซลล์ทุกกลุ่มเพื่อดูแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิ ตรวจสอบว่าบอร์ดสเลฟกำลังสื่อสารอยู่ และดำเนินการตรวจจับการยึดเกาะของคอนแทคเตอร์ก่อนที่จะพยายามปิดสิ่งใดๆ

หน้าต่างแรงดันไฟฟ้าแน่น แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ต้องอยู่ระหว่าง 2.0V ถึง 4.5V ไม่เช่นนั้นแบตเตอรี่จะไม่ทำงาน ช่วงอุณหภูมิของโมดูลคือ -40 องศาถึง 80 องศา ตัวเลขเหล่านี้ไม่ใช่ตัวเลขที่กำหนดเองที่ดึงมาจากแผ่นข้อมูลจำเพาะ ต่ำกว่า 2V หมายความว่าเซลล์มีการคายประจุหรือชำรุดอย่างล้ำลึก คุณคงไม่อยากจ่ายกระแสผ่านสิ่งนั้น สูงกว่า 4.5V หมายถึงการชาร์จไฟเกินหรือข้อผิดพลาดในการวัด ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม มีบางอย่างผิดปกติ เราได้เห็นแพ็คกลับมาพร้อมกับเซลล์หนึ่งที่ 4.6V ในขณะที่เซลล์อื่นๆ เป็นปกติ ข้อบกพร่องจากการผลิตในเซลล์ BMS จับได้ก่อนที่จะกลายเป็นเหตุการณ์ความร้อน

การตรวจจับการยึดติดของคอนแทคเตอร์ถูกมองข้ามไปจนกว่าจะมีความสำคัญ การทดสอบทำงานโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามขั้วคอนแทคเตอร์เมื่อคอนแทคเตอร์ได้รับคำสั่งให้เปิด แรงดันไฟฟ้าปัจจุบันหมายถึงกระแสไฟฟ้าไหล ซึ่งหมายความว่าคอนแทคเตอร์ถูกเชื่อมปิดระหว่างเหตุการณ์กระแสไฟสูง-ครั้งก่อน ไม่สามารถควบคุมคอนแทคเตอร์แบบเชื่อมได้ ไม่สามารถยกเลิกการเชื่อมต่อแพ็คได้อย่างปลอดภัย รถยกที่ไม่ยอมเปิดเครื่องนั้นน่ารำคาญ รถยกที่ไม่ยอมดับถือเป็นอันตราย

 การตรวจสอบฉนวนเป็นเรื่องเกี่ยวกับกระแสไฟรั่ว ไม่ใช่แค่ความต้านทาน

ระบบแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงลอยสัมพันธ์กับโครงรถ ไม่มีการเชื่อมต่อโดยเจตนาระหว่างบัส DC และกราวด์ เมื่อฉนวนพัง-ความชื้นที่เข้ามา สายเคเบิลสึกหรอ และกระแสไฟที่ปนเปื้อน-เริ่มรั่วไปยังแชสซี สัมผัสผิดพื้นผิวผิดเวลา แล้วคุณจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของวงจรนั้น นี่คือสาเหตุที่ GB 18384-2020 ต้องการแรงดันไฟฟ้าของระบบขั้นต่ำ 100Ω ต่อโวลต์ ชุด 500V ต้องการกระแสไฟอย่างน้อย 50kΩ ระหว่างขั้วใดขั้วหนึ่งกับกราวด์แชสซี

คณิตศาสตร์นี้มาจาก IEC/TR 60479-1 ซึ่งกำหนดให้ 2mA เป็นเกณฑ์ที่มนุษย์จะเริ่มรับรู้กระแสไฟฟ้า รักษาระดับการรั่วไหลให้ต่ำกว่านั้นและการสัมผัสไม่เป็นอันตรายทันที เหนือสิ่งอื่นใดจะแย่ลงอย่างรวดเร็ว มาตรฐานนี้ให้ส่วนต่างทางวิศวกรรมแก่คุณในการทำงานด้วย

มีสี่วิธีในการวัดความต้านทานของฉนวนในการใช้งานในยานพาหนะ วิธีการใช้แรงดันไฟฟ้าเสริมจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC 110V ภายนอก ซึ่งจะทำให้ระบบยุ่งยาก และไม่สามารถแยกแยะได้ว่าขั้วใดมีข้อผิดพลาด วิธีการเซ็นเซอร์ปัจจุบันจะทำงานเฉพาะเมื่อมีกระแสโหลดไหลเท่านั้น ไม่มีประโยชน์ใดๆ ในระหว่างการตรวจสอบก่อน-สตาร์ท วิธีการต้านทานสะพานเป็นวิธีที่ BMS ของยานยนต์ส่วนใหญ่ใช้อยู่ในขณะนี้ เชื่อมต่อตัวต้านทานที่ปรับเทียบแล้วระหว่างบัส DC และแชสซี สลับระหว่างการกำหนดค่า คำนวณฉนวนจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ทำงานอย่างต่อเนื่องระหว่างการทำงาน แต่มีจุดบอดเมื่อความต้านทานของขั้วบวกและขั้วลบเท่ากัน

วิธีการฉีดแรงดันไฟฟ้าจะแก้ไขจุดบอดนั้นโดยการวาง-สัญญาณ AC ความถี่ต่ำ-ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ 10 ถึง 100Hz- ลงบนวงจรไฟฟ้าแรงสูง และวัดการตอบสนองที่การอ้างอิงแชสซี ทำงานโดยไม่คำนึงถึงความสมมาตรในการย่อยสลายฉนวน ใช้งานได้แม้ในขณะที่ถอดแบตเตอรี่ออกจากโหลด ซับซ้อนมากขึ้นในการดำเนินการ ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ไม่ว่าคุณจะใช้วิธีใดก็ตาม BMS จำเป็นต้องดำเนินการบางอย่างกับข้อมูล ฉนวนที่สูงกว่า 500Ω/V การทำงานปกติ ระหว่าง 100Ω/V ถึง 500Ω/V คำเตือนไปยังแดชบอร์ด อาจจำกัดฟังก์ชันบางอย่าง ต่ำกว่า 100Ω/V สภาพความผิดปกติ ไม่ว่าระบบจะตัดไฟทันทีหรืออนุญาตให้คนขับเดินกะโผลกกะเผลกกลับบ้าน ขึ้นอยู่กับความเร็วของรถและโหมดการทำงาน คุณคงไม่อยากให้รถยกตายกลาง-โดยมีพาเลทลอยอยู่กลางอากาศ

 ห่วงเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูงจับปัญหาทางกล

การตรวจสอบฉนวนจะจัดการกับการย่อยสลายแบบค่อยเป็นค่อยไป HVIL จัดการกับการขาดการเชื่อมต่ออย่างกะทันหัน ขั้วต่อถูกดึงหลวมระหว่างการชนกัน ฝาครอบบำรุงรักษาถูกถอดออกโดยไม่ปฏิบัติตามขั้นตอนการล็อค สายเคเบิลที่สั่นออกมาจากสลัก

การใช้งานนี้จะส่งสัญญาณนำร่องแรงดันต่ำผ่านพินเฉพาะบนขั้วต่อแรงดันสูง-ทุกตัวในระบบ พินเหล่านี้สั้นกว่าหน้าสัมผัสกำลังทางกลไก เมื่อคุณถอดปลั๊กตัวเชื่อมต่อ วงจรอินเทอร์ล็อคจะเปิดก่อน หน้าสัมผัสกำลังไฟจะแยกจากกันในวินาที BMS มองเห็นวงจรเปิด สั่งให้คอนแทคเตอร์ทั้งหมดเปิด แรงดันไฟฟ้าแรงสูงลดลงก่อนที่หน้าสัมผัสพลังงานจะแยกออกจากกัน ไม่มีส่วนโค้งที่หน้าคอนเนคเตอร์ ไม่มีอันตรายต่อช่าง

มีโทโพโลยีอยู่สองแบบ ซีรีส์ลูปเชื่อมต่อทุกจุดเชื่อมต่อกันเป็นวงจรเดียวต่อเนื่องกัน การเดินสายไฟแบบธรรมดา การแตกหักเพียงครั้งเดียวจะเปิดทั้งวง แต่คุณไม่สามารถบอกได้ว่าขั้วต่อตัวใดชำรุดหากไม่ได้รับการตรวจสอบทางกายภาพ การตรวจสอบแบบขนานผ่าน CAN ช่วยให้ตัวเชื่อมต่อแต่ละตัวรายงานสถานะของตนเองโดยแยกจากกัน เดินสายมากขึ้น ซับซ้อนมากขึ้น แต่คุณรู้ว่าปัญหาอยู่ที่ไหน การใช้งานสนับสนุนการขุดและภาคพื้นดินในสนามบินมีแนวโน้มที่จะใช้แนวทางคู่ขนาน เนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดใหญ่และการแปลตำแหน่งข้อผิดพลาดช่วยประหยัดเวลา

โหมดความล้มเหลวทั่วไปที่เราเห็น: การกัดกร่อนของพินจากความชื้น, แรงจับคู่ไม่เพียงพอจากตัวเรือนตัวเชื่อมต่อที่สึกหรอ, ความล้าของสายเคเบิลจากเส้นทางที่ไม่ดีซึ่งทำให้งอซ้ำ ๆ ปัญหาเหล่านี้คือปัญหาในการติดตั้งและบำรุงรักษา ไม่ใช่ปัญหาด้านการออกแบบ แต่จะแสดงเป็นข้อบกพร่องของ HVIL โดยไม่คำนึงว่าเป็นข้อบกพร่องของใครก็ตาม

 เหตุใดจึงมีความสำคัญสำหรับการปฏิบัติการของกองเรือ

แพ็คที่ไม่ยอมสตาร์ทไม่สะดวก แพ็คที่เริ่มต้นเมื่อไม่ควรเป็นอันตราย มีการทดสอบระบบแบตเตอรี่เพื่อป้องกันผลลัพธ์ที่สองโดยอนุญาตให้เกิดผลลัพธ์แรก

การวินิจฉัยจะเพิ่มต้นทุนให้กับ BMS ขั้วต่อลูกโซ่มีราคาสูงกว่าขั้วต่อมาตรฐาน วงจรตรวจสอบฉนวนนั้นแนะนำเส้นทางความต้านทานแบบขนานซึ่งจะทำให้ฉนวนของระบบเสื่อมลงเล็กน้อย สิ่งเหล่านี้เป็นข้อแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรมที่มีอยู่ เนื่องจาก-บรรจุภัณฑ์สำหรับจัดส่งทางเลือกที่ไม่มีการป้องกันเหล่านี้-สร้างความรับผิดที่ไม่มีใครอยากพกพา

สำหรับลูกค้าที่กำลังประเมินซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ คำถามที่ควรถามไม่เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของเซลล์หรือการกล่าวอ้างเกี่ยวกับอายุการใช้งาน สิ่งเหล่านั้นสำคัญ แต่เป็นเดิมพันบนโต๊ะ คำถามที่เปิดเผยความสามารถของซัพพลายเออร์นั้นเกี่ยวกับกรณี Edge จะเกิดอะไรขึ้นที่ -30 องศา ? จะเกิดอะไรขึ้นหากกลุ่มเซลล์ไม่สมดุลระหว่างการเก็บรักษา? จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีคนลัดวงจรสายสัมผัสระหว่างการบำรุงรักษา? ซัพพลายเออร์ที่มีคำตอบ-คำตอบทางเทคนิคเฉพาะเจาะจงพร้อมข้อมูลการทดสอบอาจสร้างบรรจุภัณฑ์มากพอที่จะมองเห็นปัญหาเหล่านี้ในภาคสนาม

การทดสอบระบบแบตเตอรี่ไม่ใช่คุณสมบัติในการโฆษณา เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อไม่มีอะไรผิดพลาดและตรวจพบปัญหาก่อนที่จะเกิดปัญหาเมื่อมีบางอย่างเกิดขึ้น ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือคุณไม่เคยสังเกตเห็นว่ามันได้ผล