وفيما يلي ثلاثة محتويات موضوعية تم إنشاؤها حول غرفة اختبار الاعتمادية البيئية لبطاريات الطاقة، بهدف وضوح المنطق، والاحترافية، وسهولة القراءة:
أولاً. المفهوم الصناعي لغرف اختبار الاعتمادية البيئية لبطاريات الطاقة للبطاريات الكهربائية
التعريف
غرف اختبار الاعتمادية البيئية للبطاريات الكهربائية هي معدات اختبار تخدم البحث والتطوير وإنتاج مركبات الطاقة الجديدة وبطاريات تخزين الطاقة. من خلال محاكاة ظروف بيئية معقدة مثل المناخات القصوى، والاهتزازات الميكانيكية، والتآكل الكيميائي، تتحقق من متانة وسلامة واستقرار أداء بطاريات الطاقة تحت ظروف العمل الفعلية. وظيفتها الأساسية هي تسريع اختبارات الشيخوخة للبطارية وتحديد أوضاع الفشل، وتوفير أساس علمي لتحسين تصميم البطارية، ومراقبة الجودة، والحصول على الشهادات القياسية.
الخلفية والأهمية الصناعية
في ظل الاتجاه العالمي لتحقيق الحياد الكربوني، تعتبر بطاريات الطاقة، كالمكونات الأساسية لمركبات الطاقة الجديدة وأنظمة تخزين الطاقة، تؤثر بشكل مباشر على تجربة المستخدم وسمعة الصناعة من حيث السلامة وعمر الخدمة. تعتبر اختبارات الاعتمادية البيئية جزءًا حيويًا من عملية تطوير البطارية، وتساعد المؤسسات على تجنب المخاطر مثل عيوب المواد أو الفشل الهيكلي قبل الإنتاج الضخم. وفي الوقت نفسه، مع تسريع تكرار أنظمة كيميائية للبطاريات (مثل الليثيوم الثلاثي، فوسفات الحديد الليثيوم، والبطاريات ذات الحالة الصلبة)، يجب أن تكون معدات الاختبار متوافقة مع تقنيات بطاريات متعددة، مما يدفع الصناعة نحو الأتمتة، والذكاء، والدقة.
سيناريوهات التطبيق
تشمل اختبارات على مستوى الخلية، والوحدة، والحزمة، والنظام، وتضم مجموعات العملاء الرئيسية مصنعي السيارات، ومصنعي البطاريات، ومؤسسات الاختبار الخارجية، والمعاهد البحثية. في السنوات الأخيرة، مع إدخال أشكال جديدة من المنتجات مثل بطاريات عالية الجهد 800 فولت وبطاريات أسطوانية كبيرة 4680، يجب تكييف غرف الاختبار مع جهود أعلى (>1000 فولت)، وتيارات أكبر (>500 أمبير)، وظروف تغير درجات الحرارة القصوى (-70°C إلى 150°C).
ثانياً. تعريف وخصائص غرفة اختبار الاعتمادية البيئية للبطارية
التعريف الفني
غرفة اختبار الاعتمادية البيئية للبطارية هي معدات متخصصة تتميز بوظائف أساسية للتحكم الدقيق في درجة الحرارة والرطوبة، والمحاكاة الميكانيكية، وإعادة إنتاج التآكل الكيميائي. يجب أن يلتزم تصميمها بمتطلبات الاختبار طوال دورة حياة البطارية، بما في ذلك:
قدرة محاكاة البيئة القصوى: تدعم درجات حرارة قصوى (-80°C إلى 180°C)، ودورات رطوبة وجفاف (RH 5% إلى 98%)، ومحاكاة الارتفاعات العالية (الضغط المنخفض).
تطبيق الأحمال الديناميكية: طاولة اهتزاز مدمجة أو جهاز إسقاط لمحاكاة ظروف النقل والصدمات؛;
مراقبة السلامة: مراقبة في الوقت الحقيقي لمعايير رئيسية مثل الجهد، والمقاومة الداخلية، وحجم إنتاج الغاز، ودرجة حرارة الانفجار الحراري.
الميزات المميزة
مقارنةً بمعدات الاختبار البيئي العامة، يحتاج حجرة اختبار البطارية الكهربائية إلى تلبية المتطلبات الخاصة لصناعة البطاريات:
التوافق الكيميائي: يجب أن يكون مادة التجويف الداخلي (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، التيفلون) مقاومة لتآكل الكتروليت فوسفات الحديد الليثيوم؛;
تصميم السلامة الكهربائية ذات الجهد العالي: تصنيف IP ≥ IP54، مجهزة بوحدات حماية من الفولتية الزائدة وحماية من التسرب.
مواصفات تتبع البيانات: متوافقة مع المعايير الدولية والمحلية للاختبار مثل UN 38.3 و GB 31485، مع وظائف التشفير المدمجة وتوليد تقارير الامتثال.
اتجاهات التطور التكنولوجي
المنتجات السائدة في السوق حالياً تتطور نحو دقة عالية (تقلب درجة الحرارة ±0.3℃)، تكامل عالي (اختبار مشترك لعوامل بيئية متعددة)، واتصال بمنصة سحابية (مراقبة عن بعد + تحليل بيانات الذكاء الاصطناعي). أطلقت بعض الشركات الرائدة وحدات اختبار تنبئية بالذكاء الاصطناعي، والتي تحاكي منحنى تدهور البطاريات على المدى الطويل استنادًا إلى البيانات التاريخية.
III. تصنيف غرف اختبار موثوقية البيئة للبطاريات
تصنيف حسب أبعاد الاختبار
غرف اختبار المتغير البيئي الأحادي
حجرة اختبار دورة الحرارة: تركز على اختبارات التناوب بين درجات حرارة عالية ومنخفضة للتحقق من تحمل المادة للتوسع والانكماش.
حجرة الاختبار بالتناوب بين الرطوبة والجفاف: دراسة تأثير اختراق الرطوبة على فواصل البطارية وهياكل التعبئة والتغليف.
حجرة اختبار الربط بين بيئات متعددة
حجرة اختبار مدمجة لدرجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز: تطبق تدرجات درجة الحرارة والاهتزازات الميكانيكية في وقت واحد لمحاكاة ظروف الطرق المعقدة.
حجرة اختبار مركبة للتآكل الكيميائي ودرجة الحرارة: حقن غازات مسببة للتآكل (مثل SO₂، H₂S) لتقييم المقاومة للتآكل الكيميائي.
تصنيف حسب سيناريوهات التطبيق
غرف اختبار البحث والتطوير
صغيرة الحجم (سعة: 0.5 - 3 م³)، عالية الدقة (±0.1% RH)، مع التركيز على اختبار المواد أو البطاريات ذات الخلية الواحدة.
حجرة اختبار جودة الإنتاج
اختبار دفعات مبرمج، متوافقة مع أنظمة التحميل والتفريغ الآلية، تدعم التشغيل المستمر على مدار 24 ساعة يوميًا.
حجرة اختبار المحاكاة القصوى
يلبي اختبارات الحالة القصوى مثل التحميل الزائد في الجزء 3 والقصور الخارجي في الجزء 16 من UN 38.3، ومجهز بتصميم تفريغ ضغط مقاوم للانفجار.
تلعب غرف اختبار موثوقية البيئة للبطاريات دورًا هامًا في مجالات متعددة. إليك مقدمة تفصيلية عن سيناريوهات تطبيقها الرئيسية لك:
1، مرحلة البحث والتطوير وتصميم البطارية
انتقاء المواد وتحسين الصيغة: عند تطوير أنواع جديدة من البطاريات، من الضروري تقييم وانتقاء مواد البطارية المختلفة لأدائها. باستخدام غرف اختبار موثوقية البيئة لمحاكاة ظروف مختلفة مثل درجة الحرارة، الرطوبة، والاهتزاز، يمكن اختبار استقرار وأداء المواد بسرعة تحت بيئات متنوعة، مما يساعد على اختيار المواد الأنسب وتحسين صيغة البطارية. على سبيل المثال، أثناء تطوير بطاريات الليثيوم أيون، يمكن إجراء اختبارات عالية الحرارة والرطوبة لتقييم مقاومة التآكل لمواد الأقطاب واستقرار الإلكتروليتات، ثم تحسين تصميم البطارية وفقًا لذلك.
التحقق من التصميم الهيكلي: يؤثر التصميم الهيكلي للبطاريات مباشرة على أدائها وسلامتها. من خلال محاكاة بيئات ميكانيكية مختلفة أثناء الاستخدام الفعلي، مثل الاهتزاز، الصدمة، والاصطدام، باستخدام غرف اختبار موثوقية البيئة، يمكن التحقق من صحة وتحسين التصميم الهيكلي للبطاريات. على سبيل المثال، في تصميم حزم البطاريات للمركبات الكهربائية، يمكن إجراء اختبارات اهتزاز للكشف عن موثوقية الهيكل أثناء القيادة، مما يمنع الحوادث الناتجة عن ارتخاء أو تلف الهيكل.
2، شهادة المنتج والاختبار
الامتثال للمعايير الصناعية: لضمان سلامة وموثوقية منتجات البطاريات، وضعت العديد من الدول والمناطق معايير صناعية ومتطلبات شهادة. يمكن لغرف اختبار موثوقية البيئة مساعدة شركات البطاريات في إجراء اختبارات شهادة المنتج لضمان الامتثال للمعايير ذات الصلة. على سبيل المثال، معيار GB 31485 - 2015 الخاص بالصين "متطلبات السلامة وطرق اختبار بطاريات الطاقة للمركبات الكهربائية" وسلسلة معايير IEC 62660 الخاصة بالمفوضية الكهربية الدولية تتضمن جميعها عناصر اختبار الأداء والسلامة للبطاريات تحت ظروف بيئية مختلفة.
مؤسسات الاختبار الخارجية: عادةً ما تجهز مؤسسات الاختبار الخارجية نفسها بمجموعة متنوعة من غرف الاختبار المتقدمة لموثوقية البيئة لتقديم خدمات اختبار محترفة للعملاء. تقوم هذه المؤسسات بإجراء اختبارات موثوقية بيئية شاملة على البطاريات وإصدار تقارير اختبار موثوقة، مما يوفر ضمانًا لدخول السوق لمنتجات البطاريات.
تقييم سيناريوهات التطبيق العملي
مجال المركبات الكهربائية: تحتاج بطاريات المركبات الكهربائية إلى العمل تحت ظروف بيئية متنوعة، مثل الصيف الحار، الشتاء البارد، وظروف الطرق المعقدة. من خلال محاكاة هذه السيناريوهات باستخدام غرف اختبار موثوقية البيئة، يمكن تقييم أداء وسلامة بطاريات المركبات الكهربائية، وتوفير دعم بيانات لتحسين أنظمة إدارة البطاريات (BMS). على سبيل المثال، اختبار أداء الشحن والتفريغ للبطاريات في بيئات عالية الحرارة وقدرة بدء التشغيل في بيئات منخفضة الحرارة يضمن التشغيل الطبيعي للمركبات الكهربائية تحت ظروف مناخية مختلفة.
مجال تخزين الطاقة: عادةً ما تحتاج بطاريات التخزين إلى الحفاظ على أداء مستقر أثناء التشغيل الطويل والتكيف مع مناخات وظروف بيئية مختلفة. يمكن لغرف اختبار موثوقية البيئة إجراء اختبارات دورة طويلة واختبارات بيئية قصوى على بطاريات التخزين لتقييم موثوقيتها وعمرها الافتراضي تحت ظروف عمل مختلفة، وتوفير مراجع لتصميم وتشغيل أنظمة التخزين. على سبيل المثال، إجراء اختبارات التكيف البيئي على بطاريات التخزين في المناطق الساحلية ذات الحرارة والرطوبة العالية أو المناطق الشمالية ذات البرودة المنخفضة يضمن التشغيل الآمن والمستقر لأنظمة التخزين.
نظام التبريد:
| لا. | الفئة | الوصف |
|---|---|---|
| 1 | مبدأ العمل | نظام التبريد بالتكثيف الميكانيكي المتسلسل |
| 2 | ضاغط التبريد | ضاغط "تكومايه" المحكم من فرنسا أو ضاغط إميرسون كوبلاند |
| 3 | مكونات التبريد الرئيسية | صمام التمدد، منظم الضغط، مرشح المجفف، صمام الملف اللولبي للتبريد، المخزن، فاصل الزيت، وغيرها. |
| 4 | المبخر | مبادل حراري أنابيب مزودة بزعانف (ويعمل أيضًا كمزيل للرطوبة) |
| 5 | مكثف | نوع مبرد الهواء: مبادل حراري أنابيب مجلفنة |
| 6 | جهاز التقييد | صمام التمدد / أنبوب شعري |
| 7 | طريقة التحكم في التبريد | نظام التحكم يضبط تلقائيًا تشغيل وحدة التبريد بناءً على ظروف الاختبار (بما في ذلك دائرة تبريد خط شفط الضاغط) |
| 8 | مبرد | R404A (ODP=0) أو R23 |
نظام التحكم
| لا. | مكون النظام | المواصفات الفنية |
|---|---|---|
| 1 | نموذج وحدة التحكم | متحكم درجة حرارة محترف |
| 2 | عرض | شاشة لمس ملونة عالية الدقة بقياس 7 إنش |
| 3 | وضع التشغيل | وضع التحكم بالبرنامج / وضع التحكم بالقيمة الثابتة |
| 4 | طريقة الإعداد | واجهة لمس ملونة HMI يدعم واجهة ثنائية اللغة الصينية/الإنجليزية |
| 5 | خوارزمية التحكم | PID مضاد لفرط التشبع + BTC (تحكم درجة حرارة التوازن) |
| 6 | حساس درجة الحرارة | حساس PT100 مغلف من الفئة أ (الدقة ±0.15℃ عند 0-85℃) |
| 7 | دقة العرض | درجة الحرارة: 0.01℃ الوقت: دقيقة واحدة |
| 8 | حماية من ارتفاع درجة الحرارة | حماية مستقلة من ارتفاع الحرارة (إيقاف التشغيل التلقائي + تشغيل الإنذار) |
| 9 | عتبة الإنذار | يتم تفعيلها عندما تتجاوز درجة حرارة الحجرة نقطة الضبط بمقدار +5℃ |
نظام إمداد المياه
وضع إمداد المياه: رفع المضخة
موقع جهاز إمداد المياه: خزان المياه الأمامي، تعبئة المياه على شكل درج
متطلبات جودة المياه للإمداد بالمياه: المقاومة الكهربائية ≥ 500Ω·م
جهاز حماية السلامة
| النظام/الفئة | الحماية/الوظيفة | الوصف |
|---|---|---|
| نظام التبريد | ارتفاع حرارة الضاغط | يتم التشغيل عند تجاوز درجة حرارة الضاغط الحد المحدد. |
| حمولة زائدة في الضاغط | يتم التشغيل عند تجاوز التيار في الضاغط القيمة المقدرة. | |
| ضغط زائد على الضاغط | يتم التشغيل عند تجاوز الضغط الداخلي للضاغط الحدود الآمنة. | |
| ارتفاع درجة حرارة مروحة المكثف | يتم التشغيل عندما تكون درجة حرارة مروحة المكثف عالية جدًا. | |
| حجرة الاختبار | حماية من ارتفاع درجة الحرارة قابلة للتعديل | تسمح بضبط حد درجة الحرارة؛ وتوقف الطاقة أو تصدر إنذارًا إذا تم تجاوزه. |
| حماية مروحة تدوير الحجرة | تعمل على تشغيل الحماية إذا فشلت أو توقفت مروحة تدوير الحجرة. | |
| حمايات أخرى | حماية من ترتيب طور الطاقة وفقدان الطور | تكشف عن ترتيب الطور غير الصحيح أو فقدان الطور وتوقف الطاقة أو تصدر إنذارًا. |
| حماية التسرب | تكشف عن تسرب كهربائي وتقطع التيار تلقائيًا لمنع الصدمة الكهربائية. | |
| حماية من الحمل الزائد والقصور الكهربائي | تكشف عن الحمل الزائد أو القصر الكهربائي وتقطع التيار لمنع التلف. | |
| حماية استعادة الطاقة | تبدأ تلقائيًا أو تحافظ على حالة آمنة عند استعادة التيار بعد انقطاعه. | |
| جهاز إنذار الدخان | كاشف الدخان | يؤدي إلى تشغيل إنذار صوتي/مرئي عند اكتشاف الدخان. |
| نظام تصريف الدخان | مروحة تصريف الدخان (متصلة بكاشف الدخان) | تبدأ تلقائيًا عندما يتجاوز تركيز الدخان الحد المسموح به. |
الأداء
| المعلمة | المواصفات | الحالة/ملاحظة |
|---|---|---|
| نطاق درجة الحرارة | -40℃ إلى +150℃ | — |
| استقرار درجة الحرارة | ≤ ±0.5℃ (عند عدم الحمل، عندما تكون درجة الحرارة مستقرة) | — |
| انحراف درجة الحرارة | ±2.0℃ (عند عدم الحمل، عندما تكون درجة الحرارة مستقرة) | — |
| وقت التسخين | -20℃ → +150℃ ≤ 60 دقيقة (عند عدم الحمل، غير خطي متوسط) | — |
| حمولة الحرارة | ≤ 300 واط (بسبب تسخين خلايا البطارية أثناء التشغيل) | — |
| انحراف الرطوبة | ±3.0%RH (عندما يكون RH > 75%RH) ±5.0%RH (عندما يكون RH ≤ 75%RH) | — |
| معايير الامتثال | GB/T 2423.1-2008 (طريقة اختبار درجات الحرارة المنخفضة Ab) GB/T 2423.2-2008 (طريقة اختبار درجات الحرارة العالية Bb) GJB 150.3A-2009 (اختبار درجات الحرارة العالية) GJB 150.4A-2009 (اختبار درجات الحرارة المنخفضة) GB/T 10592-2008 (الظروف الفنية لغرفة الاختبار البيئي) |
تركز دريوي على البحث والتطوير في حجرة اختبار بيئية, ، وتوفر مجموعة كاملة من المعدات بما في ذلك غرف اختبار رش الملح، وغرف اختبار المشي فيها، وغرف اختبار الشيخوخة بمصباح زينون، وغيرها. تحاكي بدقة ظروف العمل المعقدة مثل درجة الحرارة والرطوبة، والتآكل، والتعرض للضوء، مما يساعد صناعات مثل الطاقة الجديدة، السيارات، والفضاء على تعزيز موثوقية المنتج وتقليل دورة البحث والتطوير.
