1 案例情況

1.1 實施背景

       動力電池是電動汽車的重要組成部分。目前，動力電池產(chǎn)品性能、質(zhì)量和性價比仍有待提高，以滿足新能源汽車進(jìn)一步推廣普及的需求。動力電池單體一致性差是影響動力電池組續(xù)航里程和使用壽命的關(guān)鍵因素。電池單體一致性差將導(dǎo)致充放電失衡，并在充放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量，引起電池內(nèi)部溫度不均衡和熱失控，加速電池老化。為解決此問題，一般采用化成分容柜對相近容量、內(nèi)阻、電壓和電流輸出特性的電池單體進(jìn)行分類篩選，選配充放電過程中曲線較接近、相對距離較小、曲線圍取的面積較小、組間差異較小的電芯進(jìn)行配組，從而實現(xiàn)最優(yōu)的一致配組。

1.2 案例簡介

       目前，動力電池化成分容柜電流、電壓和溫度參數(shù)量值溯源手段滯后。國內(nèi)動力電池生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)線化成分容柜的常規(guī)檢校方法是采用手動測試設(shè)備觸點兩端電壓和電流，該方法一次只能校準(zhǔn)一組觸點，而每條生產(chǎn)線上堆棧式充放電柜至少有100個，每個充放電柜有8~48個通道。使用人工校檢速度慢且需要停工，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，多數(shù)企業(yè)僅采用產(chǎn)品抽檢的方式驗證一致性。因此，亟須研發(fā)可不停產(chǎn)校準(zhǔn)的動力電池化成分容柜在線校準(zhǔn)系統(tǒng)。

2 案例具體做法及取得成效

2.1 需求分析

       最新的電池集成化生產(chǎn)設(shè)備會在電池堆棧式化成分容柜上加裝校準(zhǔn)系統(tǒng)，定期對化成分容柜的所有觸點進(jìn)行全自動校準(zhǔn)。但目前國內(nèi)動力電池生產(chǎn)企業(yè)的存量化成分容柜大多不具備此功能，進(jìn)行大規(guī)模改造成本較高，因此需針對存量化成分容柜開發(fā)模組式可分拆的電池化成分容柜在線校準(zhǔn)裝置。

2.2 技術(shù)難點

       由于化成分容設(shè)備間隔內(nèi)安裝的探針和傳感器批次不同，間隔的空間尺寸大小也各不相同，而且間隔內(nèi)的布線走線方式也存在各種差異，因此校準(zhǔn)檢測設(shè)備只能依托電池倉設(shè)計。設(shè)備內(nèi)部空間有限，非接觸傳感器需緊貼電池倉面布置，盡量小型化。同時，由于目前市面上的化成分容設(shè)備型號多、結(jié)構(gòu)不同，校準(zhǔn)設(shè)備需針對化成分容設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計生產(chǎn)。

2.3 解決方案

       通過設(shè)計多回路同步測量，研制多回路電池模擬托盤校準(zhǔn)裝置，實現(xiàn)測試觸點的電流、電壓和溫度信息采集，后端采用鈦酸鋰電池作為充放電回路的電能儲存單元。結(jié)合數(shù)據(jù)無線發(fā)射系統(tǒng)搭建在線監(jiān)測平臺，實時對每對觸點電壓、電流和溫度信息進(jìn)行自動記錄和處理，并及時篩選出異常觸點，實現(xiàn)堆棧式充放電柜的巡回校檢和數(shù)據(jù)記錄功能，可在產(chǎn)線正常生產(chǎn)的情況下實現(xiàn)充放電柜自動巡回校檢。校準(zhǔn)裝置定期按實驗室校準(zhǔn)方式進(jìn)行準(zhǔn)確度校準(zhǔn)，以保證整個系統(tǒng)的測量精度達(dá)到設(shè)計要求。

2.4 具體成效

       國家新能源汽車儲供能產(chǎn)業(yè)計量測試中心（以下簡稱“中心”）自主研制的化成分容柜在線校準(zhǔn)系統(tǒng)在合肥國軒高科動力能源有限公司和中鹽安徽紅四方鋰電有限公司等得到了應(yīng)用，實現(xiàn)了在不改變產(chǎn)線設(shè)備工作運行狀態(tài)的前提下，對生產(chǎn)線動力電池化成分容柜關(guān)鍵參數(shù)的全自動、全量程校準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)警和異常報警等，大幅提高了動力電池產(chǎn)品品質(zhì)控制能力和單體電池產(chǎn)品性能一致性水平。

3 案例創(chuàng)新點及應(yīng)用推廣價值

3.1 創(chuàng)新點

       動力電池化成分容柜在線校準(zhǔn)系統(tǒng)是國內(nèi)首創(chuàng)的在線校準(zhǔn)系統(tǒng)，能夠在不改變生產(chǎn)線設(shè)備工作運行狀態(tài)的情況下，實現(xiàn)對動力電池化成分容柜關(guān)鍵參數(shù)實時、在線、巡回校準(zhǔn)，解決了當(dāng)前停工停產(chǎn)計量、異常處理滯后的問題。同時，中心制定發(fā)布了JJF（皖）132—2022《電池充放電測試設(shè)備在線校準(zhǔn)規(guī)范》，并授權(quán)專利2項。

3.2 推廣價值

       目前，中心利用本項目的研究成果和核心關(guān)鍵技術(shù)已為多家企業(yè)研發(fā)了化成分容柜在線校準(zhǔn)系統(tǒng)，極大地提升了動力電池生產(chǎn)線分容化成工序的效率和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)已在多家動力電池生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，為產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵參數(shù)測量提供計量保障。

作者：安徽省計量科學(xué)研究院（國家新能源汽車儲供能產(chǎn)業(yè)計量測試中心）?吳曉燕