Les éléments suivants sont trois contenus thématiques créés autour de la chambre d'essai de fiabilité environnementale pour batteries électriques, visant une logique claire, un professionnalisme et une lisibilité :
I. Concept industriel des chambres d'essai de fiabilité environnementale pour batteries électriques destinées aux batteries de puissance
Définition
Les chambres d'essai de fiabilité environnementale pour batteries de puissance sont des équipements de test servant à la recherche, au développement et à la production de véhicules à énergie nouvelle et de batteries de stockage d'énergie. En simulant des conditions environnementales complexes telles que des climats extrêmes, des vibrations mécaniques et la corrosion chimique, elles vérifient la durabilité, la sécurité et la stabilité des performances des batteries de puissance dans des conditions réelles de fonctionnement. Leur fonction principale est d'accélérer les tests de vieillissement des batteries et d'identifier les modes de défaillance, fournissant une base scientifique pour l'optimisation de la conception des batteries, le contrôle qualité et la certification standard.
Contexte industriel et importance
Dans le contexte mondial de neutralité carbone, les batteries de puissance, en tant que composants clés des véhicules à énergie nouvelle et des systèmes de stockage d'énergie, influencent directement l'expérience utilisateur et la réputation de l'industrie en termes de sécurité et de durée de vie. Les tests de fiabilité environnementale sont une étape cruciale du processus de développement des batteries, aidant les entreprises à éviter des risques tels que les défauts matériels et les défaillances structurelles avant la production en série. Par ailleurs, avec l'évolution accélérée des systèmes chimiques des batteries (tels que le lithium terniaire, le phosphate de fer lithium et les batteries à l'état solide), les équipements de test doivent être compatibles avec plusieurs technologies de batteries, orientant l'industrie vers l'automatisation, l'intelligence et la précision.
Scénarios d'application
Couvrant les tests au niveau cellule, module, pack et système, les principaux groupes de clients incluent les fabricants de véhicules, les fabricants de batteries, les organismes de test tiers et les instituts de recherche. Ces dernières années, avec l'introduction de nouvelles formes de produits telles que les batteries haute tension 800V et les batteries cylindriques de grande taille 4680, les chambres d'essai doivent être adaptées à des tensions plus élevées (>1000V), des courants plus importants (>500A) et des conditions de variation extrême de température (-70°C à 150°C).
II. Définition et caractéristiques de la chambre d'essai de fiabilité environnementale pour batteries
Définition technique
La chambre d'essai de fiabilité environnementale pour batteries est un équipement spécialisé doté de fonctions principales de contrôle précis de la température et de l'humidité, de simulation mécanique et de reproduction de l'érosion chimique. Sa conception doit répondre aux exigences de test tout au long du cycle de vie de la batterie, notamment :
Capacité de simulation d'environnements extrêmes : supporte des températures extrêmes (-80°C à 180°C), des cycles humide et sec (HR 5% à 98%), et la simulation en haute altitude (pression faible).
Application de charges dynamiques : table vibrante intégrée ou dispositif de chute pour simuler les conditions de transport et de choc ;
Surveillance de sécurité : surveillance en temps réel de paramètres clés tels que la tension, la résistance interne, le volume de production de gaz et la température de défaillance thermique.
Caractéristiques différenciatrices
Comparé aux équipements de test environnemental général, la chambre d'essai pour batteries électriques doit répondre aux exigences spécifiques de l'industrie des batteries :
Compatibilité chimique : Le matériau de la cavité intérieure (tel que l'acier inoxydable, Teflon) doit résister à la corrosion de l'électrolyte de phosphate de fer lithium ;
Conception de sécurité électrique haute tension : indice IP ≥ IP54, équipée de modules de protection contre les surtensions et les fuites.
Spécification de traçabilité des données : Conforme aux normes de test internationales et nationales telles que UN 38.3 et GB 31485, avec des fonctions intégrées de cryptage des données et de génération de rapports de conformité.
Tendances de l'évolution technologique
Les produits grand public actuels du marché évoluent vers une haute précision (fluctuation de température ±0,3℃), une haute intégration (tests couplés de plusieurs facteurs environnementaux), et une connexion à plateforme cloud (surveillance à distance + analyse de données IA). Certaines entreprises leaders ont lancé des modules de test prédictifs IA, qui simulent la courbe de dégradation à long terme des batteries à partir de données historiques.
III. Classification des chambres d'essai pour la fiabilité environnementale des batteries
Classification par dimensions de test
Chambres d'essai à variable environnementale unique
Chambre d'essai de cycle de température : Axée sur des tests alternant températures élevées et basses pour vérifier la tolérance du matériau à l'expansion et à la contraction.
Chambre d'essai alternant humide et sec : Étudie l'influence de la pénétration de l'humidité sur les séparateurs de batteries et les structures d'emballage.
Chambre d'essai à couplage multi-environnement
Chambre d'essai combinée température et humidité - vibration : Applique simultanément des gradients de température et des vibrations mécaniques pour simuler des conditions routières complexes.
Chambre d'essai composite de corrosion chimique et thermique : Injecte des gaz corrosifs (tels que SO₂, H₂S) pour évaluer la résistance à l'érosion chimique.
Classée selon les scénarios d'application
Chambres d'essai R&D
De petite taille (volume : 0,5 - 3 m³), haute précision (±0,1% HR), axée sur les tests de matériaux ou de batteries à cellule unique.
Chambre d'inspection de la qualité de production
Test par lots programmé, compatible avec des systèmes de chargement et de déchargement automatiques, supporte une opération continue 24/7.
Chambre d'essai de simulation extrême
Il répond aux tests de conditions extrêmes tels que la surcharge dans la partie 3 et le court-circuit externe dans la partie 16 de l'UN 38.3, et est équipé d'une conception de décharge de pression antidéflagrante.
Les chambres d'essai de fiabilité environnementale des batteries jouent un rôle important dans plusieurs domaines. Voici une introduction détaillée à leurs principaux scénarios d'application pour vous :
1. Phase de R&D et de conception de la batterie
Sélection de matériaux et optimisation de la formule : Lors du développement de nouveaux types de batteries, il est nécessaire d’évaluer et de sélectionner divers matériaux de batteries pour leurs performances. En utilisant des chambres d'essai de fiabilité environnementale pour simuler différentes conditions telles que la température, l'humidité et la vibration, la stabilité et la performance des matériaux dans divers environnements peuvent être rapidement testées, permettant ainsi de choisir les matériaux les plus adaptés et d’optimiser la formule de la batterie. Par exemple, lors du développement de batteries lithium-ion, des tests à haute température et haute humidité peuvent être réalisés pour évaluer la résistance à la corrosion des matériaux d’électrode et la stabilité des électrolytes, puis améliorer la conception de la batterie en conséquence.
Vérification de la conception structurelle : La conception structurelle des batteries influence directement leurs performances et leur sécurité. En simulant divers environnements mécaniques en utilisation réelle, tels que la vibration, le choc et la collision, à l’aide de chambres d'essai de fiabilité environnementale, la conception structurelle des batteries peut être vérifiée et optimisée. Par exemple, dans la conception de packs de batteries pour véhicules électriques, des tests de vibration peuvent être effectués pour détecter la fiabilité structurelle du pack lors de la conduite, évitant ainsi des accidents de sécurité causés par un relâchement ou des dommages structurels.
2. Certification et tests de produits
Respect des normes industrielles : Pour garantir la sécurité et la fiabilité des produits de batteries, divers pays et régions ont établi des normes industrielles et des exigences de certification correspondantes. Les chambres d'essai de fiabilité environnementale peuvent aider les entreprises de batteries à réaliser des tests de certification de produits pour assurer la conformité aux normes pertinentes. Par exemple, la norme chinoise GB 31485 - 2015 " Exigences de sécurité et méthodes d'essai pour les batteries de puissance pour véhicules électriques " et la série de normes IEC 62660 de la Commission électrotechnique internationale stipulent toutes des éléments de performance et de sécurité pour les batteries dans différentes conditions environnementales.
Institutions de test tierces : Les institutions de test tierces s’équipent généralement de diverses chambres d'essai de fiabilité environnementale avancées pour fournir des services de test professionnels aux clients. Ces institutions réalisent des tests complets de fiabilité environnementale sur les batteries et délivrent des rapports de test officiels, garantissant l’entrée sur le marché des produits de batteries.
Évaluation des scénarios d’application pratique
Domaine des véhicules électriques : Les batteries de véhicules électriques doivent fonctionner dans diverses conditions environnementales, telles que les étés chauds, les hivers froids et les routes complexes. En simulant ces scénarios d’utilisation réelle avec des chambres d'essai de fiabilité environnementale, la performance et la sécurité des batteries de véhicules électriques peuvent être évaluées, fournissant un support de données pour l’optimisation des systèmes de gestion de batterie (BMS). Par exemple, tester la performance de charge et de décharge des batteries en environnement à haute température et la capacité de démarrage en environnement à basse température garantit le fonctionnement normal des véhicules électriques dans diverses conditions climatiques.
Domaine de stockage d’énergie : Les batteries de stockage d’énergie doivent généralement maintenir une performance stable lors d’un fonctionnement à long terme et s’adapter à différents climats et conditions environnementales. Les chambres d'essai de fiabilité environnementale peuvent réaliser des tests de cycle à long terme et des tests en conditions extrêmes sur les batteries de stockage d’énergie pour évaluer leur fiabilité et leur durée de vie dans différentes conditions de travail, fournissant des références pour la conception et l’exploitation des systèmes de stockage d’énergie. Par exemple, effectuer des tests d’adaptabilité environnementale sur des batteries de stockage dans des zones côtières à haute température et humidité ou dans des régions du Nord à basse température garantit le fonctionnement sûr et stable des systèmes de stockage d’énergie.
Système de réfrigération :
| N°. | Catégorie | Description |
|---|---|---|
| 1 | Principe de fonctionnement | Système de réfrigération à cascade par compression mécanique |
| 2 | Compresseur de réfrigération | Compresseur hermétique "Tecumseh" ou compresseur Copeland d'Emerson |
| 3 | Principaux composants de réfrigération | Vanne d’expansion, contrôleur de pression, filtre déshydrateur, électrovanne de réfrigération, accumulateur, séparateur d’huile, etc. |
| 4 | Évaporateur | Échangeur de chaleur à tubes à ailettes (fonctionne également comme déshumidificateur) |
| 5 | Condenseur | Type refroidi par air : échangeur de chaleur à tubes à ailettes |
| 6 | Dispositif de régulation | Vanne d'expansion / tube capillaire |
| 7 | Méthode de contrôle de la réfrigération | Système de contrôle ajuste automatiquement le fonctionnement de l'unité de réfrigération en fonction des conditions de test (y compris le circuit de refroidissement de la ligne d'aspiration du compresseur) |
| 8 | Réfrigérant | R404A (ODP=0) ou R23 |
système de contrôle
| N°. | Composant du système | Spécification technique |
|---|---|---|
| 1 | Modèle de contrôleur | Contrôleur de température professionnel |
| 2 | Affichage | Écran tactile LCD couleur haute définition de 7 pouces |
| 3 | Mode de fonctionnement | Mode de contrôle par programmation / Mode de contrôle par valeur fixe |
| 4 | Méthode de réglage | Interface HMI à écran tactile couleur Prend en charge une interface bilingue chinois/anglais |
| 5 | Algorithme de contrôle | PID anti-saturation intégrale + BTC (Contrôle de la température de balance) |
| 6 | Capteur de température | Capteur PT100 blindé de classe A (Précision ±0,15℃ à 0-85℃) |
| 7 | Précision d'affichage | Température : 0,01℃ Temps : 1 minute |
| 8 | Protection contre la surchauffe | Protection contre la surchauffe indépendante (Arrêt automatique + déclenchement d'alarme) |
| 9 | Seuil d'alarme | Déclenché lorsque la température de la chambre dépasse le point de consigne de +5℃ |
Approvisionnement en eau du système
Mode d'alimentation en eau : Pompe de levage
Emplacement du dispositif d'alimentation en eau : Réservoir d'eau frontal, remplissage d'eau par tiroir
Exigences de qualité de l'eau pour l'alimentation : Résistivité ≥ 500Ω·m
Dispositif de protection de sécurité
| Système/Catégorie | Protection/Fonction | Description |
|---|---|---|
| Système de Réfrigération | Surchauffe du Compresseur | Déclenché lorsque la température du compresseur dépasse la limite définie. |
| Surcharge du Compresseur | Déclenché lorsque le courant du compresseur dépasse la valeur nominale. | |
| Surpression du Compresseur | Déclenché lorsque la pression interne du compresseur dépasse les limites de sécurité. | |
| Surchauffe du Ventilateur du Condenseur | Déclenché lorsque la température du ventilateur du condenseur est trop élevée. | |
| Chambre d'Essai | Protection contre la Surchale réglable | Permet de définir une limite de température ; coupe l'alimentation ou active une alarme si dépassé. |
| Protection contre la panne du Ventilateur de Circulation de la Chambre | Déclenche la protection si le ventilateur de circulation de la chambre tombe en panne ou s'arrête. | |
| Autres Protections | Protection de la Séquence de Phases et de la Perte de Phase | Détecte une séquence de phases incorrecte ou une perte de phase et coupe l'alimentation ou active une alarme. |
| Protection contre les Fuites | Détecte les fuites électriques et coupe automatiquement l'alimentation pour prévenir les chocs électriques. | |
| Protection contre la surcharge et le court-circuit | Détecte la surcharge ou le court-circuit du circuit et coupe l'alimentation pour prévenir les dommages. | |
| Protection de récupération d'énergie | Démarre ou maintient automatiquement un état sûr lorsque l'alimentation est rétablie après une panne. | |
| Alarme incendie | Détecteur de fumée | Déclenche une alarme sonore/visuelle lorsqu'une fumée est détectée. |
| Système d'extraction de fumée | Ventilateur d'extraction de fumée (lié au détecteur de fumée) | Démarre automatiquement lorsque la concentration de fumée dépasse la limite. |
Performance
| Paramètre | Spécification | Condition/Note |
|---|---|---|
| Plage de température | -40℃ à +150℃ | — |
| Stabilité de la température | ≤ ±0,5℃ (en absence de charge, lorsque la température est stable) | — |
| Écart de température | ±2,0℃ (en absence de charge, lorsque la température est stable) | — |
| Temps de chauffage | -20℃ → +150℃ ≤ 60 min (en absence de charge, moyenne non linéaire) | — |
| Charge thermique | ≤ 300W (en raison du chauffage des cellules de la batterie pendant le fonctionnement) | — |
| Écart d'humidité | ±3.0%RH (lorsque RH > 75%RH) ±5.0%RH (lorsque RH ≤ 75%RH) | — |
| Normes de conformité | GB/T 2423.1-2008 (Méthode d'essai à basse température Ab) GB/T 2423.2-2008 (Méthode d'essai à haute température Bb) GJB 150.3A-2009 (Test à haute température) GJB 150.4A-2009 (Test à basse température) GB/T 10592-2008 (Conditions techniques de la chambre d'essai environnemental) |
Derui se concentre sur la recherche et le développement de chambre d'essai environnementale, offrant une gamme complète d'équipements comprenant des chambres d'essai au brouillard salin, des chambres d'essai walk-in, des chambres d'essai vieillissement à lampe au xénon, etc. Elle simule avec précision des conditions de travail complexes telles que la température et l'humidité, la corrosion et l'exposition à la lumière, aidant des industries telles que l'énergie nouvelle, l'automobile et l'aérospatiale à améliorer la fiabilité des produits et à raccourcir le cycle de R&D.
