Los siguientes son tres contenidos temáticos creados en torno a la cámara de prueba de fiabilidad ambiental para baterías de energía, con el objetivo de lograr una lógica clara, profesionalismo y legibilidad:
I. Concepto industrial de cámaras de prueba de fiabilidad ambiental para baterías de energía
Definición
Las cámaras de prueba de fiabilidad ambiental para baterías de energía son equipos de prueba que sirven para la investigación y desarrollo y producción de vehículos de energía nueva y baterías de almacenamiento de energía. Al simular condiciones ambientales complejas como climas extremos, vibraciones mecánicas y corrosión química, verifican la durabilidad, seguridad y estabilidad del rendimiento de las baterías de energía en condiciones de trabajo reales. Su función principal es acelerar las pruebas de envejecimiento de las baterías e identificar modos de fallo, proporcionando una base científica para la optimización del diseño de baterías, control de calidad y certificación estándar.
Contexto y significado de la industria
Bajo la tendencia global de neutralidad de carbono, las baterías de energía, como componentes centrales de los vehículos de energía nueva y sistemas de almacenamiento de energía, afectan directamente la experiencia del usuario y la reputación de la industria en términos de seguridad y vida útil. Las pruebas de fiabilidad ambiental son una parte crucial del proceso de desarrollo de baterías, ayudando a las empresas a evitar riesgos como defectos de materiales y fallos estructurales antes de la producción en masa. Mientras tanto, con la acelerada iteración de los sistemas químicos de baterías (como litio ternario, fosfato de hierro y litio sólido), los equipos de prueba deben ser compatibles con múltiples tecnologías de baterías, impulsando a la industria hacia la automatización, inteligencia y precisión.
Escenarios de aplicación
Cubriendo pruebas a nivel de celda, módulo, paquete y sistema, los principales grupos de clientes incluyen fabricantes de vehículos, fabricantes de baterías, instituciones de prueba de terceros e institutos de investigación. En los últimos años, con la introducción de nuevas formas de productos como baterías de alto voltaje de 800V y baterías cilíndricas grandes 4680, las cámaras de prueba deben adaptarse a voltajes más altos (>1000V), corrientes mayores (>500A) y condiciones extremas de variación de temperatura (-70°C a 150°C).
II. Definición y características de la cámara de prueba de fiabilidad ambiental para baterías
Definición técnica
La cámara de prueba de fiabilidad ambiental para baterías es un equipo especializado con funciones principales de control preciso de temperatura y humedad, simulación mecánica y reproducción de corrosión química. Su diseño debe cumplir con los requisitos de prueba a lo largo de todo el ciclo de vida de la batería, incluyendo:
Capacidad de simulación de ambientes extremos: soporta temperaturas extremas (-80°C a 180°C), ciclos húmedos y secos (HR 5% a 98%), y simulación de altitud (baja presión).
Aplicación de carga dinámica: mesa vibratoria incorporada o dispositivo de caída para simular condiciones de transporte y choque;
Monitoreo de seguridad: monitoreo en tiempo real de parámetros clave como voltaje, resistencia interna, volumen de producción de gases y temperatura de escape térmico.
Características diferenciadoras
En comparación con los equipos de prueba ambiental general, la cámara de prueba de baterías de potencia necesita cumplir con los requisitos especiales de la industria de baterías:
Compatibilidad química: El material de la cavidad interior (como acero inoxidable, Teflón) debe ser resistente a la corrosión del electrolito de fosfato de hierro y litio;
Diseño de seguridad eléctrica de alto voltaje: clasificación IP ≥ IP54, equipado con módulos de protección contra sobretensiones y protección contra fugas.
Especificación de trazabilidad de datos: Cumple con estándares de prueba internacionales y nacionales como UN 38.3 y GB 31485, con funciones integradas de cifrado de datos y generación de informes de cumplimiento.
Tendencias en la evolución tecnológica
Los productos principales en el mercado están actualizándose hacia alta precisión (fluctuación de temperatura ±0.3℃), alta integración (pruebas acopladas de múltiples factores ambientales) y conexión a plataformas en la nube (monitoreo remoto + análisis de datos con IA). Algunas empresas líderes han lanzado módulos de prueba predictiva con IA, que simulan la curva de degradación a largo plazo de las baterías basándose en datos históricos.
III. Clasificación de cámaras de prueba de fiabilidad ambiental de baterías
Clasificación por dimensiones de prueba
Cámaras de prueba de variable ambiental única
Cámara de prueba de ciclo de temperatura: Enfocada en pruebas de temperaturas altas y bajas alternas para verificar la tolerancia del material a la expansión y contracción.
Cámara de prueba de alternancia húmedo y seco: Estudia la influencia de la penetración de humedad en separadores de baterías y estructuras de embalaje.
Cámara de prueba de acoplamiento de múltiples ambientes
Cámara de prueba combinada de temperatura y humedad - vibración: Aplica simultáneamente gradientes de temperatura y vibraciones mecánicas para simular condiciones complejas de carretera.
Cámara de prueba de corrosión química y temperatura: Inyecta gases corrosivos (como SO₂, H₂S) para evaluar la resistencia a la erosión química.
Clasificación por escenarios de aplicación
Cámaras de prueba de I+D
De tamaño pequeño (volumen: 0.5 - 3 m³), de alta precisión (±0.1% HR), con enfoque en pruebas a nivel de material o de batería de una sola celda.
Cámara de inspección de calidad de producción
Pruebas por lotes programadas, compatible con sistemas automáticos de carga y descarga, soporta operación continua 24/7.
Cámara de prueba de simulación extrema
Cumple con las pruebas de condición extrema como sobrecarga en la Parte 3 y cortocircuito externo en la Parte 16 de la UN 38.3, y está equipado con un diseño de alivio de presión a prueba de explosiones.
Las cámaras de prueba de fiabilidad ambiental de baterías desempeñan un papel importante en múltiples campos. Aquí tienes una introducción detallada a sus principales escenarios de aplicación:
1、Fase de I+D y Diseño de Baterías
Selección de Materiales y Optimización de Fórmulas: Al desarrollar nuevos tipos de baterías, es necesario evaluar y seleccionar diversos materiales de batería en función de su rendimiento. Utilizando cámaras de prueba de fiabilidad ambiental para simular diferentes condiciones como temperatura, humedad y vibración, se puede probar rápidamente la estabilidad y el rendimiento de los materiales en diversos entornos, seleccionando así los materiales más adecuados y optimizando la fórmula de la batería. Por ejemplo, durante el desarrollo de baterías de ion de litio, se pueden realizar pruebas de alta temperatura y alta humedad para evaluar la resistencia a la corrosión de los materiales del electrodo y la estabilidad de los electrolitos, mejorando así el diseño de la batería.
Verificación del Diseño Estructural: El diseño estructural de las baterías afecta directamente su rendimiento y seguridad. Al simular diversos entornos mecánicos en uso real, como vibración, impacto y colisión, mediante cámaras de prueba de fiabilidad ambiental, se puede verificar y optimizar el diseño estructural de las baterías. Por ejemplo, en el diseño de paquetes de baterías para vehículos eléctricos, se pueden realizar pruebas de vibración para detectar la fiabilidad estructural del paquete durante la conducción, previniendo accidentes de seguridad causados por aflojamiento o daño estructural.
2、Certificación y Pruebas de Producto
Cumplimiento de Normas Industriales: Para garantizar la seguridad y fiabilidad de los productos de batería, diversos países y regiones han establecido normas industriales y requisitos de certificación correspondientes. Las cámaras de prueba de fiabilidad ambiental pueden ayudar a las empresas de baterías a realizar pruebas de certificación de productos para asegurar el cumplimiento de las normas relevantes. Por ejemplo, la norma española GB 31485 - 2015 "Requisitos de Seguridad y Métodos de Prueba para Baterías de Potencia para Vehículos Eléctricos" y las series de normas IEC 62660 de la Comisión Electrotécnica Internacional establecen los ítems de rendimiento y seguridad para baterías en diferentes condiciones ambientales.
Instituciones de Pruebas de Terceros: Las instituciones de pruebas de terceros suelen equiparse con diversas cámaras de prueba de fiabilidad ambiental avanzadas para ofrecer servicios profesionales de prueba de baterías a los clientes. Estas instituciones realizan pruebas ambientales de fiabilidad completas en baterías y emiten informes de prueba autorizados, garantizando la entrada al mercado de los productos de batería.
Evaluación de escenarios de aplicación práctica
Campo de vehículos eléctricos: Las baterías de vehículos eléctricos necesitan operar en diversas condiciones ambientales, como veranos calurosos, inviernos fríos y condiciones de carretera complejas. Al simular estos escenarios de uso real con cámaras de prueba de fiabilidad ambiental, se puede evaluar el rendimiento y la seguridad de las baterías de vehículos eléctricos, proporcionando datos para la optimización de los sistemas de gestión de baterías (BMS). Por ejemplo, probar el rendimiento de carga y descarga de las baterías en ambientes de alta temperatura y la capacidad de arranque en ambientes de baja temperatura garantiza el funcionamiento normal de los vehículos eléctricos en diversas condiciones climáticas.
Campo de almacenamiento de energía: Las baterías de almacenamiento de energía generalmente necesitan mantener un rendimiento estable durante operaciones a largo plazo y adaptarse a diferentes climas y condiciones ambientales. Las cámaras de prueba de fiabilidad ambiental pueden realizar pruebas de ciclos prolongados y condiciones extremas en baterías de almacenamiento de energía para evaluar su fiabilidad y vida útil en diferentes condiciones de trabajo, proporcionando referencias para el diseño y operación de sistemas de almacenamiento de energía. Por ejemplo, realizar pruebas de adaptabilidad ambiental en baterías de almacenamiento en áreas costeras de alta temperatura y humedad o en regiones del norte de baja temperatura garantiza la operación segura y estable de los sistemas de almacenamiento de energía.
Sistema de refrigeración：
| No. | Categoría | Descripción |
|---|---|---|
| 1 | Principio de funcionamiento | Sistema de refrigeración por compresión mecánica en cascada |
| 2 | Compresor de refrigeración | Compresor hermético "Tecumseh" francés o compresor Emerson Copeland |
| 3 | Componentes principales de refrigeración | Válvula de expansión, controlador de presión, filtro secador, válvula solenoide de refrigeración, acumulador, separador de aceite, etc. |
| 4 | Evaporador | Intercambiador de calor de tubo con aletas (que también funciona como deshumidificador) |
| 5 | Condensador | Tipo enfriado por aire: intercambiador de calor de tubo con aletas |
| 6 | Dispositivo de estrangulación | Válvula de expansión / tubo capilar |
| 7 | Método de control de refrigeración | Sistema de control ajusta automáticamente la operación de la unidad de refrigeración según las condiciones de prueba (incluyendo circuito de enfriamiento de la línea de succión del compresor) |
| 8 | Refrigerante | R404A (ODP=0) o R23 |
Sistema de control
| No. | Componente del sistema | Especificación técnica |
|---|---|---|
| 1 | Modelo del controlador | Controlador de temperatura profesional |
| 2 | Pantalla | Pantalla táctil LCD a color de alta definición de 7 pulgadas |
| 3 | Modo de Operación | Modo de control programado / Modo de control por valor fijo |
| 4 | Método de configuración | Pantalla táctil HMI a color Soporta interfaz bilingüe chino/inglés |
| 5 | Algoritmo de control | PID anti-saturación integral + BTC (Control de Temperatura de Balance) |
| 6 | Sensor de temperatura | Sensor PT100 de envolvente de Clase A (Precisión ±0.15℃ @ 0-85℃) |
| 7 | Precisión de Visualización | Temperatura: 0.01℃ Tiempo: 1 minuto |
| 8 | Protección contra sobretemperatura | Protección independiente contra sobrecalentamiento (Apagado automático + activación de alarma) |
| 9 | Umbral de alarma | Se activa cuando la temperatura de la cámara supera el punto de ajuste en +5℃ |
Suministro de agua del sistema
Modo de suministro de agua: Bomba de elevación
Ubicación del dispositivo de suministro de agua: Tanque de agua frontal, llenado de agua tipo cajón
Requisitos de calidad del agua para el suministro: Resistividad ≥ 500Ω·m
Dispositivo de protección de seguridad
| Sistema/Categoría | Protección/Función | Descripción |
|---|---|---|
| Sistema de Refrigeración | Sobrecalentamiento del Compresor | Se activa cuando la temperatura del compresor supera el límite establecido. |
| Sobrecarga del Compresor | Se activa cuando la corriente del compresor supera el valor nominal. | |
| Sobrepresión del Compresor | Se activa cuando la presión interna del compresor supera los límites seguros. | |
| Sobrecalentamiento del Ventilador del Condensador | Se activa cuando la temperatura del ventilador del condensador es demasiado alta. | |
| Cámara de Pruebas | Protección Ajustable contra Sobretemperatura | Permite establecer un límite de temperatura; apaga la energía o activa una alarma si se supera. |
| Protección contra Fallo del Ventilador de Circulación de la Cámara | Activa la protección si el ventilador de circulación de la cámara falla o se detiene. | |
| Otras Protecciones | Protección de Secuencia de Fases y Pérdida de Fase | Detecta secuencia de fases incorrecta o pérdida de fase y apaga la energía o activa una alarma. |
| Protección contra Fugas | Detecta fugas eléctricas y corta automáticamente la energía para prevenir descargas eléctricas. | |
| Protección contra Sobrecarga y Cortocircuito | Detecta sobrecarga de circuito o cortocircuito y corta la energía para prevenir daños. | |
| Protección de recuperación de energía | Inicia o mantiene automáticamente un estado seguro cuando se restaura la energía después de un corte. | |
| Alarma de humo | Detector de humo | Activa una alarma audible/visual cuando se detecta humo. |
| Sistema de extracción de humo | Ventilador de extracción de humo (Vinculado al detector de humo) | Inicia automáticamente cuando la concentración de humo excede el límite. |
Rendimiento
| Parámetro | Especificación | Condición/Nota |
|---|---|---|
| Rango de temperatura | -40℃ a +150℃ | — |
| Estabilidad de temperatura | ≤ ±0.5℃ (sin carga, cuando la temperatura es estable) | — |
| Desviación de temperatura | ±2.0℃ (sin carga, cuando la temperatura es estable) | — |
| Tiempo de calentamiento | -20℃ → +150℃ ≤ 60 min (sin carga, promedio no lineal) | — |
| Carga térmica | ≤ 300W (debido al calentamiento de las celdas de la batería durante la operación) | — |
| Desviación de Humedad | ±3.0%RH (cuando la HR > 75%RH) ±5.0%RH (cuando la HR ≤ 75%RH) | — |
| Normas de Cumplimiento | GB/T 2423.1-2008 (Método de prueba de baja temperatura Ab) GB/T 2423.2-2008 (Método de prueba de alta temperatura Bb) GJB 150.3A-2009 (Prueba de alta temperatura) GJB 150.4A-2009 (Prueba de baja temperatura) GB/T 10592-2008 (Condiciones técnicas de la cámara de prueba ambiental) |
Derui se enfoca en la investigación y desarrollo de cámara de prueba ambiental, proporcionando una gama completa de equipos incluyendo cámaras de prueba de niebla salina, cámaras de prueba walk-in, cámaras de envejecimiento con lámpara de xenón, etc. Simula con precisión condiciones de trabajo complejas como temperatura y humedad, corrosión y exposición a la luz, ayudando a industrias como energía renovable, automoción y aeroespacial a mejorar la fiabilidad del producto y acortar el ciclo de I+D.
