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過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 18:57:41 更新時(shí)間：2025-07-23 18:57:41

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)

過充電試驗(yàn)是針對(duì)電池模塊（或電池包）的一項(xiàng)關(guān)鍵安全測(cè)試，旨在評(píng)估其在超出設(shè)計(jì)充電限值（即過充電）的極端工況下的安全表現(xiàn)、耐受能力及失效模式。該試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際使用中可能發(fā)生的充電控制失效、BMS（電池管理系統(tǒng)）故障或充電設(shè)備異常等場(chǎng)景，是驗(yàn)證電池系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)有效性的核心環(huán)節(jié)，對(duì)保障電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)及各類便攜電子設(shè)備的安全運(yùn)行至關(guān)重要。通過該試驗(yàn)，可以檢驗(yàn)電池模塊在過充電條件下的電壓、溫度變化趨勢(shì)、是否發(fā)生熱失控、起火、爆炸、漏液等危險(xiǎn)現(xiàn)象，以及內(nèi)置保護(hù)裝置（如CID、PTC、熔斷器等）的響應(yīng)及時(shí)性與可靠性，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)和風(fēng)險(xiǎn)控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

檢測(cè)項(xiàng)目

過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)通常包含以下核心項(xiàng)目：

1. 過充過程監(jiān)控：實(shí)時(shí)記錄充電過程中的電壓、電流、表面及內(nèi)部關(guān)鍵點(diǎn)溫度、氣體產(chǎn)生情況。
2. 失效模式判定：觀察并記錄是否發(fā)生起火、爆炸、泄壓閥開啟、殼體破裂、電解液泄漏、冒煙等明顯安全失效現(xiàn)象。
3. 溫度特性分析：監(jiān)測(cè)最高溫度點(diǎn)、溫升速率、溫度分布均勻性，評(píng)估熱管理系統(tǒng)的有效性及熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
4. 電壓特性分析：監(jiān)控過充過程中的電壓平臺(tái)、電壓波動(dòng)、電壓驟降（可能對(duì)應(yīng)安全裝置動(dòng)作）等。
5. 保護(hù)裝置響應(yīng)評(píng)估：驗(yàn)證內(nèi)置保護(hù)裝置（如CID電流中斷裝置、熔斷器、BMS過充保護(hù)功能）是否在預(yù)設(shè)條件下及時(shí)、可靠地動(dòng)作以切斷充電回路或限制電流。
6. 試驗(yàn)后狀態(tài)檢查：試驗(yàn)結(jié)束后，檢查模塊的外觀完整性、絕緣電阻、容量保持率（如可能）等，評(píng)估其遭受過充后的殘余安全風(fēng)險(xiǎn)。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)需要以下主要儀器設(shè)備：

1. 高精度可編程充放電測(cè)試系統(tǒng)：用于施加精確控制的過充電電流和電壓，需具備高電壓、大電流輸出能力、快速響應(yīng)及安全聯(lián)鎖功能。
2. 多通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：配備多個(gè)熱電偶或熱電阻傳感器（K型、T型等），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池模塊殼體表面、內(nèi)部電芯（若可接觸）、電極、連接片、關(guān)鍵電子元器件等關(guān)鍵位置的溫度。
3. 電壓/電流數(shù)據(jù)采集裝置：高精度電壓傳感器、電流傳感器（如霍爾傳感器）及數(shù)據(jù)采集卡/模塊，用于實(shí)時(shí)記錄總電壓、單串電壓（如有需要）、充電電流。
4. 防爆測(cè)試箱/安全防護(hù)倉(cāng)：具備耐壓、阻燃、泄壓導(dǎo)煙功能的專用測(cè)試箱體，確保試驗(yàn)過程的安全，保護(hù)操作人員和環(huán)境。通常配備觀察窗、氣體排放接口、滅火裝置（如噴淋或惰性氣體注入）。
5. 氣體分析儀（可選）：用于檢測(cè)過充過程中釋放的氣體成分（如CO, CO2, H2, CH4, C2H4等），分析熱失控前期征兆及嚴(yán)重程度。
6. 高速攝像機(jī)/紅外熱成像儀：記錄試驗(yàn)過程中的可見光影像（如火焰、煙霧、膨脹）或溫度場(chǎng)分布，用于失效過程分析。
7. 絕緣電阻測(cè)試儀：試驗(yàn)前后用于測(cè)量模塊端子與外殼/地之間的絕緣電阻，評(píng)估絕緣完整性是否受損。

檢測(cè)方法

標(biāo)準(zhǔn)的過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)方法通常遵循以下步驟：

1. 樣品準(zhǔn)備：將待測(cè)電池模塊在規(guī)定的環(huán)境溫度（通常為25±5°C）下靜置至溫度穩(wěn)定。記錄初始狀態(tài)（電壓、溫度、外觀、絕緣電阻）。
2. 安裝與布線：將模塊牢固安裝于防爆測(cè)試箱內(nèi)。連接好充放電測(cè)試儀的正負(fù)極。在預(yù)設(shè)的關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)粘貼熱電偶并連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。連接電壓監(jiān)測(cè)線。確保所有線路安全可靠。
3. 設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)： * 充電電流 (I_charge)：通常設(shè)置為模塊最大允許充電電流的1倍、1.5倍或更高（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議要求）。例如，1C, 2C等。 * 充電截止條件：最為關(guān)鍵。常見設(shè)置為： * 充電至模塊額定電壓的XX% (如125%, 150%, 200% 等)。 * 充電至模塊達(dá)到特定溫度（如制造商規(guī)定的最高工作溫度上限+20°C，或硬性規(guī)定如80°C, 100°C）。 * 充電至模塊發(fā)生顯著失效（如電壓驟降、泄壓閥開啟、顯著膨脹、起火）。試驗(yàn)需持續(xù)直到發(fā)生失效或達(dá)到預(yù)設(shè)的終止條件（如達(dá)到目標(biāo)SOC/SOV或溫度，或充電時(shí)間上限）。 * 數(shù)據(jù)采集設(shè)置：設(shè)置合適的采樣頻率（通常需高頻率以捕捉關(guān)鍵變化）。 4. 執(zhí)行過充：啟動(dòng)充放電測(cè)試系統(tǒng)，按照設(shè)定參數(shù)開始過充電。同時(shí)啟動(dòng)所有數(shù)據(jù)采集設(shè)備（溫度、電壓、電流、影像等）。
5. 過程監(jiān)控：密切關(guān)注測(cè)試箱內(nèi)情況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化（特別是電壓和溫度），隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)急處理。
6. 終止條件觸發(fā)：當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的截止電壓、截止溫度、發(fā)生安全失效（起火、爆炸、泄壓閥動(dòng)作等）或達(dá)到最大充電時(shí)間時(shí)，終止充電。
7. 觀察與記錄：詳細(xì)記錄整個(gè)過程中的現(xiàn)象（煙霧、火焰、聲響、變形、漏液等）和關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)。
8. 試驗(yàn)后處理與檢查：試驗(yàn)結(jié)束后，讓模塊在安全防護(hù)下充分冷卻（通常數(shù)小時(shí)或按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）。打開測(cè)試箱，仔細(xì)檢查并記錄模塊的最終狀態(tài)（外觀損壞程度、殘留物、電極狀態(tài)等）。測(cè)量并記錄最終絕緣電阻（如果可能且安全）。
9. 數(shù)據(jù)分析與報(bào)告：整理所有采集到的數(shù)據(jù)（電壓、電流、溫度曲線、影像資料等），繪制變化曲線圖，分析過充過程中的關(guān)鍵事件節(jié)點(diǎn)（如保護(hù)裝置動(dòng)作點(diǎn)、溫度拐點(diǎn)、失效點(diǎn)），結(jié)合觀察現(xiàn)象得出結(jié)論，編寫詳細(xì)的檢測(cè)報(bào)告。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

過充電試驗(yàn)(模塊)檢測(cè)通常依據(jù)國(guó)內(nèi)外權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： * IEC 62660-3:2016 《電動(dòng)道路車輛用鋰離子動(dòng)力蓄電池第3部分：安全性要求》 - 規(guī)定了REESS（可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)）級(jí)別的過充電試驗(yàn)方法和要求。 * UL 2580:2020 《電動(dòng)汽車用電池》 - 包含了針對(duì)電池模塊和電池包的過充電測(cè)試要求（如第17節(jié)）。 * UN/ECE R100 Rev.3/Add.100 Rev.2 關(guān)于批準(zhǔn)就特定要求批準(zhǔn)用于電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的可充電儲(chǔ)能系統(tǒng) (REESS) 的統(tǒng)一規(guī)定 - 附錄8a規(guī)定了REESS級(jí)別的過充電安全測(cè)試方法。 * ISO 12405-3:2014 《電動(dòng)道路車輛鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求》 - 包含系統(tǒng)級(jí)別的安全測(cè)試要求。 2. 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： * GB 38031-2020 《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》 - 核心標(biāo)準(zhǔn)。第7.8節(jié)規(guī)定了電池包或系統(tǒng)的過充電保護(hù)試驗(yàn)方法（通常以1倍I_max充電至制造商規(guī)定的充電截止條件或至130% SOC，觀察是否發(fā)生起火、爆炸）。該標(biāo)準(zhǔn)是電動(dòng)汽車準(zhǔn)入的強(qiáng)制性要求。 * GB/T 31467.3-2015 《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求與測(cè)試方法》 - 包含了詳細(xì)的模塊和系統(tǒng)級(jí)別的過充電測(cè)試方法（如5.1.3節(jié)過充電試驗(yàn)）。 * QC/T 743-2006 《電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池》（雖然較老且非強(qiáng)制性，但部分要求仍有參考價(jià)值）。 3. 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/客戶規(guī)范：各電池生產(chǎn)商或主機(jī)廠（OEM）通常會(huì)制定更嚴(yán)格或特定工況的過充電測(cè)試企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議。

重要提示：進(jìn)行過充電試驗(yàn)具有極高的危險(xiǎn)性，必須在具備完善安全防護(hù)設(shè)施和專業(yè)人員的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)人員需經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)，熟悉應(yīng)急預(yù)案。選用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)優(yōu)先滿足目標(biāo)市場(chǎng)或客戶的強(qiáng)制性和最新要求（如中國(guó)的GB 38031-2020）。