EVバッテリーテストパラメーター

この記事では、EVバッテリー規格に準拠するように車両バッテリーシステムを設計する際のさまざまな要因について説明します。

電気自動車（EV）の需要の高まりにより、メーカーはより手頃な価格のモデルを開発およびリリースしています。 EVバッテリーまたはバッテリー管理システム（BMS）を設計する際の最も重要な要素は、安全性です。安全性は、厳格な規制と認証を通じて業界で集合的に追求され、テストを通じて保証されています。

この記事では、電気自動車のバッテリーシステムでバッテリー標準テストがカバーする要素の概要を説明します。

EVバッテリーは、商用利用に十分な安全性を確保するために徹底的なテストが必要です。画像はUL（Underwriter Laboratories）の厚意により使用されました。

EVバッテリーテストが重要な理由

車は大量の電力を消費するため、電力密度の高いバッテリー技術のみが望ましく、車は日常的に使用する必要があるため、バッテリーは充電可能でなければなりません。ただし、（反応性金属の使用に起因する）エネルギー貯蔵能力が高いということは、故障した場合に破壊力が高まる可能性があることを意味します。

故障時には、リチウムベースのバッテリーが大量の水素ガスを放出する可能性があり、内部短絡によって引き起こされる激しい熱が水素に点火して火炎放射器を効果的に生成します。車は衝突による損傷の危険性があるため、いかなる状況でもバッテリーが発火しないように、バッテリーには複数の安全メカニズムが含まれていることが不可欠です。

2013年の国連欧州経済委員会のGMプレゼンテーションで提示された、各EVシステムレベルの「安全戦略」

EVテストパラメータ

他のエンジニアリングプロジェクトと同様に、最初のステップは、製品が存続することが期待される環境を常に理解することです。

自動車業界は決して寛容ではないので、バッテリーに関してどのような要素を考慮する必要がありますか？

• 機械的

  自動車業界では、車輪の絶え間ない動きと、車両が接触する可能性のある凹凸のある表面のために、機械的な応力と影響が非常に深刻です。したがって、バッテリーシステムはこれらの激しい振動を長期間処理できなければなりません。車両の衝突も本当の脅威であり、そのようなイベントを経験するバッテリーシステムは、生き残るか、優雅に壊れることができなければなりません。バッテリーシステムに加えられた衝撃や応力が、火災や爆発性ガスの漏れを引き起こさないことが重要です。

• 温度

  電気自動車にはエンジンがありませんが、バッテリーから引き出される大電流は温度上昇につながります。ただし、これらのバッテリーは、車両が使用される場所によっては、非常に低い温度にも耐えることが期待できます。しかし、気温の変動は、寒い夜や暑い日でも毎日発生する可能性があり、考慮する必要のある熱ストレスが頻繁に発生する可能性があります。車両が太陽の下に置かれ、使用されていない場合、設計者は、決して切り離されない自動冷却システムが必要かどうかを検討する必要があるかもしれません。

• 電気

  通常の状態では、設計者はバッテリーからモーターに流れる電流を決定し、ケーブルのサイズとヒューズの設定を決定することができます。ただし、バッテリーに深刻な影響を与える可能性のある他の多くの電気的要因を考慮する必要があります。 1つは、充電中および放電中のバッテリーの電圧変化率が過熱を引き起こす可能性があることです。考慮すべきもう1つの要因は、グリッド障害時の主電源からの電圧スパイクであり、バッテリーシステムに深刻な損傷を与える可能性があります。

コンプライアンスのテストの種類

規制機関によって定められた電気自動車には多くの基準があります。 ISOには、個々のコンポーネントのレベルからV2Xプロトコルに至るまでの安全性をカバーする40を超える規格が公開されています。 UL（Underwriter Laboratories）は、電気自動車のバッテリーの安全性に関係し、これらのバッテリーが広範囲の乱用にどのように耐えられるかという要件を定めたUL 2580を含む、バッテリーテストの体系化された規則を定めたもう1つの規制機関です。

多くの規格や規制当局がありますが、バッテリーの安全性を考慮して設計されたテストはすべて、EVバッテリーが安全性の問題を引き起こす可能性のあるさまざまな環境や条件に耐えられることを確認することに重点を置いています。

これらの条件は次のとおりです。

• 標準的な熱テスト –さまざまな温度での保管など
• 熱的虐待 –突然の高温などに耐えます。
• 熱冷却の喪失 –冷却不足に耐える
• 機械的振動 –車両の振動に耐える
• 機械的衝撃 –突然の衝撃に耐える
• 機械的な衝撃と粉砕 –衝突時にバッテリーが押しつぶされた場合のバッテリーの対処方法を測定します
• 機械的浸透 –侵入に耐える（つまり、短い細胞）
• 電気的短絡 –ショートしているハンドル
• 電気的過充電 –過充電によってバッテリーが損傷したり、障害が発生したりすることはありません。
• 電気力の放電 –急速な放電がガスの蓄積などによって損傷を引き起こすかどうかを判断します。
• EMCの感受性 –EM干渉の原因に耐える
• 高電圧保護 –突然の高電圧からの保護
• 電気的シャットダウンの整合性 –シャットダウンセパレータが正しく機能することを確認します
• 電気的不均衡充電 –不均衡な充電中にバッテリーが安全であることを確認してください
• 環境 –高度、湿気、湿度、および火災に耐える
• 水浸 –水に浸している間もバッテリーが安全であることを確認してください

結論

設計が共通の互換性のあるハードウェアおよびソフトウェアソリューションを使用するだけでなく、それらが最小レベルの安全性を確実に満たすようにするための基準が設定されています。バッテリーシステムは、衝撃、振動、温度変動、および貫通に非常に敏感であるため、エンジン/燃料システムと比較すると、間違いなく故障や損傷を受けやすいです。したがって、最も敵対的なシナリオでも安全を維持するために、バッテリーシステムを組み込む場合は、厳格な基準に従うことが不可欠です。