Chroma推出稳定可靠的动力电池模组测试方案，配合自动化产线，做到无人值守，提高生产效率
动力电池模组测试方案介绍
随着电动汽车的普及以及安全性能要求的提升，电动车相关配件的测试也日益严苛。而动力电池模组亦是电动汽车中极为重要的组件，如何在确保测试准确性的同时提升测试效率，Chroma在积累了多年的实际测试经验后，优化了测试方案，推出稳定可靠的测试系统。此系统亦可配合自动化产线，做到无人值守，提高生产效率。本文介绍动力电池模组常见的测试项目，让工程人员对测试要求有进一步了解，亦可作为生产测试的参考。
※绝缘电阻(IR)测试
※耐压测试
※等电位测试
※交流内阻(ACR)测试
※直流内阻(DCIR)测试
※Y电容测试
※低电压信号采集测试
绝缘电阻(IR)测试
※测试目的：检查电池与外壳是否有绝缘不良/绝缘距离不足问题。
※测试手法：电池的正极对外壳或电池的负极对外壳，施加一个至少为最大工作电压之电压进行测试，施加电压的时间应足够长，以便获得稳定的读值。施加电压参考GB/T 18384.3:2001中提到的测试电压为1.5倍工作电压或500Vdc，EN62133 标准也有提及，如图2所述。
测试判断标准：直流电路>100Ω/V，交流电路>500Ω/V。
※测试设备：Chroma 耐压测试仪
图1 GB/T 18384.3:2001 绝缘电阻测试要求
图2 EN62133 绝缘电阻测试要求
图3 IR测试接线
耐压测试
※测试目的：检查动力电池模组两极与外壳是否有绝缘破坏或电气闪络发生。
※测试手法：耐压测试仪接电池的正极对外壳或电池的负极对外壳，输出高压产生漏电流，与预设的漏电流值进行判断比较。
耐压测试持续时间一般为1分钟，于整个测试过程中，电池不可以发生界电击穿(Breakdown)或电弧现象(Flashover/ARC)。根据GB/T 18384.3标准7.3.3.3.2章节，针对基本绝缘系统，施加电压应满足(2U + 1000) * Vrms，而加强绝缘系统，施加电压应满足(2U + 3250) * Vrms，其中U为电路工作电压。耐压测试允许使用交流电压或直流电压进行，使用交流电压时，当电压处于峰值，即处于正弦波的正峰值或负峰值时，所测试的绝缘体受到的应力最大;故如果使用直流电压测试时，其电压应是交流电压的1.41倍。耐压测试时间必须符合所使用的安全标准，通常为了满足装配线节拍，一个典型的经验法是将测试电压提高至标准要求电压的1.1~1.2倍，持续时间1~2秒。
※测试设备：Chroma 耐压测试仪
图4 GB/T 18384.3耐压测试电压要求
图5 耐压测试
等电位测试
※测试目的：确保模组外露可导电部分之间电位差最小，防止因过大的电位差引起安全事故;检查导电部分载流能力。
※测试手法：参考GB/T 18384.3:2015标准7.4章节，电位均衡电阻测试需要在任何两个外露导电部分施加一个直流电，直流的测试电流不小于1A，电压小于60V，且测试持续时间不小于5s，其值不可超过0.1Ω;导电部分应分别包括B级电压组件的外壳，分别连接到车辆电平台或遮拦/外壳的连接件;应针对任意两点距离2.5m可导电部件进行电位均衡电阻测试。(备注：GB/T 18384.3:2001中提到的测试条件为小于60Vdc的电压、动力电路1.5倍电流或25A 测试5s，其阻值不可超过0.1Ω)
※测试设备：Chroma 19032/19032-P、直流源+万用表
图6 电压等级
图7 ISO 6469.3对等电位连接测试要求
图8 GB/T 18384.3对等电位测试要求
图9 等电位测试接线方式
交流内阻(ACR)测试
※测试目的：评估电池性能，比如内阻对于电池老化的关系、是否适合产品特性应用等;筛选电池，将具有相同内阻的电池模块放在同一Pack内。
※测试手法：电池的等效内阻如图11所示，Ro主要来自内部的传导电阻，如电极传导性、电解液传导性、保护用PTC焊接造成电阻、电极焊接等传导电阻，此传导性电阻即是交流内阻(ACR)，量测时采用LCR表1KHz的交流阻抗档进行，因为1KHz电流会使Rp被并联的电容器C所短路，Rp对输出造成的抵抗特性尚未显现，需待电容器C充电后才会逐步显现，此外1KHz讯号具备快速取样能力，因此可通过取得充放电瞬间电压变化来计算出Ro大小。
※测试设备：BT3561A / BT3562A / BT3563A / BT3564
图10 ACR连接示意图
图11
直流内阻(DCIR)测试
※测试目的：与ACR相同，DCIR也是评估电池寿命的一项指标。
※测试手法：DCIR是DC Internal Resistance的缩写，为一个电池拉载电流时的内部阻抗，通过电池内部等效电路模型(图12)可知，其阻值为Ro和Rp之和，Ro代表的是物理性的传导电阻;Rp为化学能与电能转换衍生的等效电阻，Rp与C表示化学能转换成电能时等效特性，Rp代表其中电阻性部分，C代表暂态的效应，随着时间增加C充电饱和Rp的特性才会显现，电池端电压部分在暂态之后趋于稳定，透过电流流经DCIR产生的电压变化可计算得出DCIR测值。
※测试设备：Chroma充放电测试系统(17011、17020、17040等)
图12 电池内部等效电路模型
图13
Y电容测试
※测试目的：Y电容是电池模块自身结构特性被动形成的寄生电容，存在电极和外壳之间，影响到整车漏电检测。
※测试思路：电容两种计算公式，a)对电容施加固定频率的交流电压，然后测试充放电电流来计算电容值，公式1)如下：
c=I/2πfU(ac) 其中U(ac):交流电压幅值，f:交流电压频率。
b)通过电容的充放电能量来计算电容值，公式2)：
其中Uo、Ue为放电曲线的开始电压和结束电压，U(t)为放电曲线函数。
※测试手法一：LCR表测试Y电容，LCR表正极接电池模块正极或负极，LCR表负极接电池模块外壳，连接如示意图14，直接测量读出Y电容值。(适合绝缘性能好的电池模块，准确度高)
※测试手法二：耐压测试仪测试Y电容，测试仪正极接电池模块正极或负极，测试仪负极接电池模块外壳，连接如示意图15，测试仪设置AC输出模式，设置电压和频率，测试得漏电流，可由测试思路公式1)计算出Y电容值。(适合耐压能力较高的电池包)
※测试手法三：泄放电阻测试Y电容，由测试思路公式2)可计算得出Y电容值， 详情可询Chroma各办公室。(适合绝缘能力较差的电池模块，准确度稍低，需客制Y电容测试盒)
※测试设备：
手法二：Chroma耐压测试仪
图14
图15
**参考文献：《汽车电器》杂志2021年第5期《动力电池寄生Y电容测试方法，顾广东等著》
低电压信号采集测试
※测试目的：检测模组中单体电芯电压和温度是否在规格内;检测电芯电压和温度是否具备一致性。
※测试手法：低电压信号采集有两种方式，第一种利用多信道数据采集仪，通过线束，连接模组低压信号口，采集模组内单体电压和温度;第二种方式，若模组中有BMS控制板，可以通过CAN Bus，读取模组内单体电芯电压和温度。根据GB/T 38661：2020标准的5.4.3章节，锂离子单体电压检测精度应满足±0.5%FS，且最大误差的绝对值应不大于10mV，镍氢电池单体电压检测精度应满足±1%FS;标准的5.4.4章节，锂离子(镍氢)电池温度采集，在-20℃~65℃范围内检测精度满足±2℃(±3℃)，在-40℃~-20℃以及65℃~125℃范围内，检测精度应满足±3℃(±5℃)。
※测试设备：DAQ970A/DAQ973A、Can Card
图16 GB/T 38661：2020 对单体电压和温度检测精度要求
图17 低压信号采集接线示意图
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兼容钮扣型与软包型电池的绝佳提案：致茂17216M-10-6与二合一电池治具层架带来实验室高效测试
CHROMA 17010为电池芯实验室单位开发了专业测试机种17216M-10-6，具备-5V~10V宽范围电压输出，满足各类电池的多种分析需求，与6A~0.1µA的电流范围，并有6A / 200mA / 6mA / 200µA 4个测试档位，适用于钮扣型电池及小型软包电池的应用。
器件选型 发布时间 : 2024-09-20
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整体外形尺寸小至0.6*0.3*0.3mm (DFN0603)，工作电压范围覆盖2.5V~36V，电容值低至0.2pF，浪涌能力最高可达240安培，静电等级可达空气放电、接触放电±30KV。提供免费浪涌测试仪、静电测试仪测试。
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支持GSM / GPRS 等多种制式产品的射频测试，覆盖所有上行和下行的各项射频指标，包括频差、相差、调制、功率、功控、包络、邻道泄漏比、频谱、杂散、灵敏度、同道干扰、邻道干扰、互调、阻塞等等。满足CE / FCC / IC / TELEC等主流认证的射频测试需求。
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