汽車制造商降低 75%勞動力資源；制定高性能電池發(fā)展藍(lán)圖
發(fā)布時(shí)間: 2021-04-20 17:03:33 瀏覽數(shù):
電動汽車（EV）行業(yè)對續(xù)航里程的追求帶來了單體電池，繼而是模塊和電池包技術(shù)的飛速發(fā)展。最近，電池技術(shù)的革新使得一家汽車 OEM 制造商專注于改善電池性能、續(xù)航能力、安全性能、充電性能和生產(chǎn)成本。為了在未來五年內(nèi)為旗下 25% 的汽車安裝電氣化動力總成系統(tǒng)，該汽車制造商將電池技術(shù)視為成功的關(guān)鍵因素。
挑戰(zhàn)：滿足新的電池設(shè)計(jì)和測試要求
該汽車制造商希望全方位地驗(yàn)證其電池制造工藝，確保所有原型都能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的安全性、耐用性和成本優(yōu)化。一個(gè)全面的測試平臺將有助于根據(jù)嚴(yán)格的內(nèi)部規(guī)范
隨著電池測試項(xiàng)目數(shù)量的顯著增長，制造商還需要一個(gè)高效率的工作流程管理系統(tǒng)，幫助其管理數(shù)千個(gè)被測電池。該系統(tǒng)必須能夠跟蹤測試，修正測試和資源調(diào)度，管理不同測試系統(tǒng)上的各種測試配置、停機(jī)時(shí)間、維護(hù)工作和自動化腳本。
該公司尋求一種整體解決方案，以便有效地測試電池原型及其配置的性能、可靠性和安全性。解決方案要求：
解決方案：全面進(jìn)行電池開發(fā)和管理
單體電池對整個(gè)電池組模塊和電池包的性能有很大影響，因此最好在開發(fā)階段盡早表征單體電池的性能。溫度、樹枝晶、內(nèi)短路和電解質(zhì)消耗引起的異常自放電，會影響電池單體在系統(tǒng)中的均衡，最終造成電池包中單體的不平衡性，則破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致漏液。在模塊級別上，受制造工藝的影響，模塊之間可能會出現(xiàn)性能差異，從而影響整體電池包的性能。在了解汽車制造商的需求之后，是德科技推出了基于 Scienlab 平臺的端到端電池開發(fā)、管理和測試解決方案。該解決方案包含不同的子系統(tǒng)，通過分析這些電池在電池組和電池包中的性能，對電池化學(xué)和電池化成進(jìn)行驗(yàn)證。
• 電池化學(xué)研發(fā)系統(tǒng)
包括多種電池化學(xué)分析工具。Keysight Scienlab 電池化學(xué)研發(fā)系統(tǒng)可以應(yīng)對不同材料的電池，對多達(dá)數(shù)百個(gè)電池同時(shí)進(jìn)行表征。
該測試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高達(dá) 0.03 μA 的精度和高達(dá)8 V 的高壓。
• 電池化成系統(tǒng)
提供重復(fù)和穩(wěn)定的充放測試步驟。Keysight Scienlab 電池化成系統(tǒng)能夠以高達(dá) 5 mA 和1 mV 的高精度精確測量電池容量（SOC），
并且可以從小批量測試擴(kuò)展到同時(shí)運(yùn)行大規(guī)模化成通道。
• 電池單體，模塊和電池包測試系統(tǒng)
包括用于監(jiān)測各種參數(shù)（例如電壓、電流和溫度）、確定電池容量的工具。是德科技推薦基于 Scienlab 平臺的電池組管理系統(tǒng)測試方案（BMS）（圖 2）
BMS執(zhí)行熱量和能量管理以及電池均衡。該解決方案還實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)（HiL）功能，除了與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信外，還可以幫助設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行電池仿真、
電流和溫度傳感器以及絕緣電阻的特性的仿真。
• 用于實(shí)驗(yàn)室管理的 Lab Discover 軟件
挑戰(zhàn)：滿足新的電池設(shè)計(jì)和測試要求
該汽車制造商希望全方位地驗(yàn)證其電池制造工藝，確保所有原型都能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的安全性、耐用性和成本優(yōu)化。一個(gè)全面的測試平臺將有助于根據(jù)嚴(yán)格的內(nèi)部規(guī)范
進(jìn)行電池生產(chǎn)（圖 1）。
隨著電池測試項(xiàng)目數(shù)量的顯著增長，制造商還需要一個(gè)高效率的工作流程管理系統(tǒng)，幫助其管理數(shù)千個(gè)被測電池。該系統(tǒng)必須能夠跟蹤測試，修正測試和資源調(diào)度，管理不同測試系統(tǒng)上的各種測試配置、停機(jī)時(shí)間、維護(hù)工作和自動化腳本。
該公司尋求一種整體解決方案，以便有效地測試電池原型及其配置的性能、可靠性和安全性。解決方案要求：
• 在安全的環(huán)境中，可重復(fù)測試單體電池、模塊和電池包
• 能夠驗(yàn)證電池均衡、電量狀態(tài)（SOC）、電池健康狀態(tài)和功能等方面的新算法
• 確保電池組和電池包與外圍設(shè)備（如汽車）的互連性
• 減少勞動密集型任務(wù)；例如管理測試程序和時(shí)間表，收集和分析數(shù)據(jù)等任務(wù)
解決方案：全面進(jìn)行電池開發(fā)和管理
單體電池對整個(gè)電池組模塊和電池包的性能有很大影響，因此最好在開發(fā)階段盡早表征單體電池的性能。溫度、樹枝晶、內(nèi)短路和電解質(zhì)消耗引起的異常自放電，會影響電池單體在系統(tǒng)中的均衡，最終造成電池包中單體的不平衡性，則破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致漏液。在模塊級別上，受制造工藝的影響，模塊之間可能會出現(xiàn)性能差異，從而影響整體電池包的性能。在了解汽車制造商的需求之后，是德科技推出了基于 Scienlab 平臺的端到端電池開發(fā)、管理和測試解決方案。該解決方案包含不同的子系統(tǒng)，通過分析這些電池在電池組和電池包中的性能，對電池化學(xué)和電池化成進(jìn)行驗(yàn)證。
• 電池化學(xué)研發(fā)系統(tǒng)
包括多種電池化學(xué)分析工具。Keysight Scienlab 電池化學(xué)研發(fā)系統(tǒng)可以應(yīng)對不同材料的電池，對多達(dá)數(shù)百個(gè)電池同時(shí)進(jìn)行表征。
該測試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高達(dá) 0.03 μA 的精度和高達(dá)8 V 的高壓。
• 電池化成系統(tǒng)
提供重復(fù)和穩(wěn)定的充放測試步驟。Keysight Scienlab 電池化成系統(tǒng)能夠以高達(dá) 5 mA 和1 mV 的高精度精確測量電池容量（SOC），
并且可以從小批量測試擴(kuò)展到同時(shí)運(yùn)行大規(guī)模化成通道。
• 電池單體，模塊和電池包測試系統(tǒng)
包括用于監(jiān)測各種參數(shù)（例如電壓、電流和溫度）、確定電池容量的工具。是德科技推薦基于 Scienlab 平臺的電池組管理系統(tǒng)測試方案（BMS）（圖 2）
BMS執(zhí)行熱量和能量管理以及電池均衡。該解決方案還實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)（HiL）功能，除了與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信外，還可以幫助設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行電池仿真、
電流和溫度傳感器以及絕緣電阻的特性的仿真。
• 用于實(shí)驗(yàn)室管理的 Lab Discover 軟件
這個(gè)多功能軟件可以利用自動化程序，規(guī)劃和調(diào)度多個(gè)測試通道的測試，減輕費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。測試工程師可以跟蹤測試程序的開發(fā)過程、版本控制和測量結(jié)果。
結(jié)果：制定新的電池化成線的可靠藍(lán)圖
電池實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)可以幫助汽車制造商從零開始制定其電池測試計(jì)劃?，F(xiàn)在，它可以制定“按計(jì)劃生產(chǎn)”的可重復(fù)工藝，應(yīng)用于從電池原型驗(yàn)證到批量生產(chǎn)的電池驗(yàn)證全過程。在外包電池生產(chǎn)以應(yīng)對不斷增長的需求時(shí)，批量測試有助于制造商執(zhí)行良好的質(zhì)量控制。該公司還實(shí)現(xiàn)了重要的生產(chǎn)力里程碑 — 使用 Lab Discover 自動化軟件（圖 3），節(jié)省了75% 的勞動密集型資源。這個(gè)易于使用的企業(yè)級應(yīng)用軟件可以幫助用戶訪問廣泛的信息，包括計(jì)劃和調(diào)度資源，以及監(jiān)測單個(gè)測試臺和電池測試性能等等。它使制造商可以在遠(yuǎn)程站點(diǎn)共享防火墻內(nèi)的資源和數(shù)據(jù)，節(jié)省公司的資源和時(shí)間。該工具可同時(shí)運(yùn)行數(shù)千個(gè)測試通道，將制造商的硬件和測試解決方案融入到可控的工作流程中，減少工作量和可能發(fā)生的錯誤。
制造商可以利用在新電池設(shè)計(jì)和測試過程中獲得的知識，制定標(biāo)準(zhǔn)化的工藝、規(guī)范和基準(zhǔn)。現(xiàn)在，無論是在內(nèi)部還是通過其全球供應(yīng)商開發(fā)和生產(chǎn)電池，它都擁有適合的藍(lán)圖，確保產(chǎn)品在質(zhì)量和性能方面具有出色的可重復(fù)性和一致性。
結(jié)果：制定新的電池化成線的可靠藍(lán)圖
電池實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)可以幫助汽車制造商從零開始制定其電池測試計(jì)劃?，F(xiàn)在，它可以制定“按計(jì)劃生產(chǎn)”的可重復(fù)工藝，應(yīng)用于從電池原型驗(yàn)證到批量生產(chǎn)的電池驗(yàn)證全過程。在外包電池生產(chǎn)以應(yīng)對不斷增長的需求時(shí)，批量測試有助于制造商執(zhí)行良好的質(zhì)量控制。該公司還實(shí)現(xiàn)了重要的生產(chǎn)力里程碑 — 使用 Lab Discover 自動化軟件（圖 3），節(jié)省了75% 的勞動密集型資源。這個(gè)易于使用的企業(yè)級應(yīng)用軟件可以幫助用戶訪問廣泛的信息，包括計(jì)劃和調(diào)度資源，以及監(jiān)測單個(gè)測試臺和電池測試性能等等。它使制造商可以在遠(yuǎn)程站點(diǎn)共享防火墻內(nèi)的資源和數(shù)據(jù)，節(jié)省公司的資源和時(shí)間。該工具可同時(shí)運(yùn)行數(shù)千個(gè)測試通道，將制造商的硬件和測試解決方案融入到可控的工作流程中，減少工作量和可能發(fā)生的錯誤。
制造商可以利用在新電池設(shè)計(jì)和測試過程中獲得的知識，制定標(biāo)準(zhǔn)化的工藝、規(guī)范和基準(zhǔn)。現(xiàn)在，無論是在內(nèi)部還是通過其全球供應(yīng)商開發(fā)和生產(chǎn)電池，它都擁有適合的藍(lán)圖，確保產(chǎn)品在質(zhì)量和性能方面具有出色的可重復(fù)性和一致性。