Umwelttest für Batterien für Elektrofahrzeuge (EV).

Die Leistung und Zuverlässigkeit der Batterie sind entscheidend für die Qualität des gesamten Elektrofahrzeugs. Daher ist das Testen von Batterien für Elektrofahrzeuge (EV) wichtiger denn je, da Hersteller auf alternative Energiequellen setzen.

Der Umwelttest umfasst Vibrations- und Schocktests unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit), Staub- und Salznebeltests, Höhensimulation, IPXX und Tauchspritzwassertests.

LIB Industry bietet komplette Umwelttestlösungen für Batterien von Elektrofahrzeugen, die Temperatur, Temperaturwechsel, Temperatur-Feuchtigkeit, Salznebelkorrosion, Staubeinwirkung, Wasserspritzer und Eintauchen, Thermoschock, Mischgaskorrosion und IP-Schutztests abdecken. LIB-Testsysteme werden in Übereinstimmung mit den wichtigsten internationalen und Automobilstandards entwickelt, darunter IEC 62660, UL 1642, GB/T 31467, ISO 20653, IEC 60068 und LV124. Diese Lösungen ermöglichen Herstellern die Bewertung von Batteriezellen, -modulen, -paketen und -systemen unter kommerziellen, Automobil- und rauen Betriebsumgebungen. Durch die genaue Simulation realer Bedingungen hilft LIB Kunden, die Batteriesicherheit zu verbessern, die Leistung zu validieren, die Zertifizierung zu beschleunigen und die langfristige Zuverlässigkeit von Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge sicherzustellen.

Temperaturtest  

• Prüfnorm: IEC 62660-2

1. Wärmetest

Dies Wärmetestkammer wird durchgeführt, um Zellreaktionen auf Umgebungen mit hohen Temperaturen zu charakterisieren.

a) Stellen Sie den SOC der Zelle für BEV-Anwendungen auf 100 % und für HEV-Anwendungen auf 80 % ein.

b) Die bei Raumtemperatur stabilisierte Zelle wird in einen Schwerkraft- oder Umluft-Konvektionsofen gestellt. Die Ofentemperatur soll mit einer Geschwindigkeit von 5 K/min auf eine Temperatur von 130 °C ± 2 K erhöht werden. Die Zelle muss 30 Minuten lang bei dieser Temperatur bleiben, bevor der Test abgebrochen wird.

Hinweis: Um eine Verformung zu verhindern, kann die Zelle während des Tests gegebenenfalls so gehalten werden, dass der Testzweck nicht beeinträchtigt wird. Die Art und Weise, Verformungen zu verhindern, sollte repräsentativ für Zellen in Batteriesystemen und Batteriepacks sein.

2. Temperaturwechsel

Dieser Test wird durchgeführt, um die thermische Haltbarkeit einer Zelle zu charakterisieren, indem sie abwechselnd einer Umgebung mit niedriger und hoher Temperatur ausgesetzt wird, um eine Ausdehnung und Kontraktion der Zellkomponenten zu bewirken.

a) Stellen Sie den SOC der Zelle für BEV-Anwendungen auf 100 % und für HEV-Anwendungen auf 80 % ein.

b) Führen Sie den Temperaturwechsel gemäß ISO 16750-4 durch, wie in Tabelle 4 gezeigt. Die minimale Betriebstemperatur muss -40 °C oder Tmin betragen, die vom Zellenhersteller angegeben wird, und die maximale Betriebstemperatur muss 85 °C oder Tmax betragen, die vom Zellenhersteller angegeben wird. Führen Sie 30 Testzyklen wie angegeben durch.

Kumulierte Zeit min	Temperatur ℃
0	25
60	Tmin
150	Tmin
210	25
300	Tmax
410	Tmax
480	25

• Prüfstandard: UL1642-2015 Abschnitt 17

Eine Batterie soll in einem Schwerkraftkonvektions- oder Umluftofen mit einer Anfangstemperatur von 20 ± 5 °C (68 ± 9 °F) erhitzt werden. Die Temperatur des Ofens wird mit einer Geschwindigkeit von 5 ± 2 °C (9 ± 3,6 °F) pro Minute auf eine Temperatur von 130 ± 2 °C (266 ± 3,6 °F) erhöht und 10 Minuten lang beibehalten. Die Probe muss auf Raumtemperatur (20 ± 5 °C) zurückkehren und dann untersucht werden. Bei Batterien, die für Temperaturen über 100 °C (212 °F) spezifiziert sind, muss die Konditionierungstemperatur von 130 ± 2 °C (266 ± 3,6 °F) auf 30 ± 2 °C (86 ± 3,6 °F) über der vom Hersteller angegebenen Höchsttemperatur erhöht werden. Bei einer Batterie mit Lithium-Metall-Chemie muss die Konditionierungstemperatur auf maximal 170 ± 2 °C (338 ± 3,6 °F) erhöht werden.

• Prüfnorm: UL 1642-2015 Klausel 18

1. Temperaturwechseltest

a) Erhöhen der Kammertemperatur auf 70 ± 3 °C (158 ± 5 °F) innerhalb von 30 Minuten und Halten dieser Temperatur für 4 Stunden.

b) Reduzieren der Kammertemperatur auf 20 ± 3 °C (68 ± 5 °F) innerhalb von 30 Minuten und Halten dieser Temperatur für 2 Stunden.

c) Reduzieren der Kammertemperatur auf -40 ± 3 °C (-40 ± 5 °F) innerhalb von 30 Minuten und Halten dieser Temperatur für 4 Stunden.

d) Erhöhen der Kammertemperatur auf 20 ± 3 °C (68 ± 5 °F) innerhalb von 30 Minuten.

e) Wiederholen der Sequenz für weitere 9 Zyklen.

f) Nach dem 10. Zyklus Lagerung der Batterien für mindestens 24 Stunden bei einer Temperatur von 20 ± 5 °C (68 ± 9 °F) vor der Untersuchung.

2. Teststandard: GB/T 31467.3-2015 Klausel 7

A) Der Prüfling ist ein Akkupack oder -system

B) Platzieren Sie die Testprobe in einer wechselnden Temperaturumgebung von (-40 ± 2 °C) ~ (85 ± 2 °C), und die Umwandlungszeit zwischen den beiden extremen Temperaturen beträgt innerhalb von 30 Minuten. Bewahren Sie die Testprobe 8 Stunden lang in jeder Umgebung mit extremen Temperaturen auf und führen Sie einen fünfmaligen Zyklus durch. Anschließend 2 Stunden bei Raumtemperatur beobachten.

3. Teststandard: LV124

• Lagerung bei hohen/niedrigen Temperaturen

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart
Testdauer und Testtemperatur	2 Zyklen von 24 Stunden [bestehend aus 12 Stunden Lagerung bei T(min) und 12 Stunden Lagerung bei T(max)]
Anzahl der Prüflinge	Wie im Testablaufplan in der Komponentenanforderungsspezifikation festgelegt.

• Lagerung bei hohen/niedrigen Temperaturen

Betriebsart des Prüflings	Während des Parametertests (Funktionstest) Betriebsart II.C, ansonsten Betriebsart II.a
Testtemperatur	Die Prüflinge müssen dem Temperaturprofil ausgesetzt werden. Temperaturänderung von 5℃ bei jedem Schritt.
Testsequenz	Der Prüfling muss bei jedem Temperaturschritt gehalten werden, bis die angegebene Temperatur durchgehend erreicht ist. Anschließend erfolgt eine Parameterprüfung (Funktionsprüfung) gemäß Abschnitt „Parameterprüfung“.
Anzahl der Prüflinge	6

• Betrieb bei niedrigen Temperaturen

Betriebsart des Prüflings	Wechsel zwischen 12h-Betriebsart II.a und 12h-Betriebsart II.c
Testdauer	48h
Testtemperatur	T (min)
Anzahl der Prüflinge	6

Temperatur-Feuchtigkeitstest

• Teststandard: GB/T 31467.3-2015 Klausel 8

A) Der Prüfling ist ein Akkupack oder -system.

B) Siehe GB/T 2423.4, ausführendes System DB, Variablen sind in Abbildung 4 dargestellt, die höchste Temperatur beträgt +80℃, Zyklus 5-mal. 2 Stunden bei Raumtemperatur beobachten.

• Teststandard: GB/T2423.4

24-Stunden-Zyklus

Die Temperatur im Inneren der Kammer sollte auf den entsprechenden, in den relevanten Normen angegebenen Hochtemperaturwert erhitzt werden, und die Hochtemperatur sollte innerhalb von 3 Stunden ± 30 Minuten erreicht werden. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte zu diesem Zeitpunkt nicht weniger als 95 % betragen, und die relative Luftfeuchtigkeit in den letzten 15 Minuten sollte nicht weniger als 90 % betragen.

Sie sollte bis 12 Stunden ± 30 Minuten nach Beginn des Zyklus innerhalb von ±2 K der angegebenen Hochtemperaturgrenze gehalten werden. In den ersten und letzten 15 Minuten dieser Phase sollte die relative Luftfeuchtigkeit 90 % bis 100 % betragen, in der restlichen Zeit sollte sie (93 ± 3) % betragen.

Die Temperatur kann mit einer der beiden folgenden Methoden gesenkt werden

Methode 1: Die Temperatur sollte innerhalb von 3 bis 6 Stunden auf 25 °C ± 3 K sinken. Die Temperatur erreicht 25℃±3K innerhalb von 3h±15min. In den ersten 15 Minuten sollte die relative Luftfeuchtigkeit nicht weniger als 90 % betragen, in der übrigen Zeit nicht weniger als 95 %.

Methode 2: Die Temperatur sollte innerhalb von 3 bis 6 Stunden auf 25℃±3K sinken, für die ersten 1,5 Stunden bei Methode 1 besteht jedoch keine zusätzliche Anforderung, und die relative Luftfeuchtigkeit sollte nicht weniger als 80 % betragen.

Die Temperatur sollte bis zum Ende eines 24-Stunden-Zyklus bei 25℃±3K gehalten werden und die relative Luftfeuchtigkeit sollte nicht weniger als 95 % betragen.

• Teststandard: LV124

1. Feuchte Hitze, zyklisch

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart II.a
Gesamttestdauer	144h
Testvariante	Variante 1
Obere Prüftemperatur	55 ℃
Anzahl der Zyklen	6
Anzahl der Prüflinge	6

2. Feuchte Hitze, zyklisch (mit Frost)

Betriebsart des Prüflings	Wechselnd zwischen 40min Betriebsart II.a und 10min Betriebsart II.c
Gesamttestdauer	240h
Anzahl der Zyklen	10
Ablauf des Testzyklus	Die ersten fünf Zyklen müssen einen kalten Teilzyklus umfassen und die restlichen Zyklen müssen ohne kalten Teilzyklus durchgeführt werden
Anzahl der Prüflinge	6

3. Feuchte Hitze, stabiler Zustand

Schweregrad 1

Diese Prüfung ist nach DIN EN 60068-2-78 mit folgenden Parametern durchzuführen.

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart II.a
Testtemperatur	40 ℃
Luftfeuchtigkeit	F(rel) = 93 %
Testdauer	21 Dy
Anzahl der Prüflinge	6

Schweregrad 2

Diese Prüfung ist nach DIN EN 60068-2-78 mit folgenden Parametern durchzuführen:

Betriebsart des Prüflings	Aussetzbetrieb zwischen 47h-Betriebsart II.a und 1h Betriebsart II.c Wiederholung bis zum Ende der Testdauer
Testdauer	Wie in der Komponentenanforderungsspezifikation gemäß Abschnitt 12.5.1 angegeben
Testtemperatur	65 ℃
Luftfeuchtigkeit testen	93 % relative Luftfeuchtigkeit
Anzahl der Prüflinge	6

Vor der Durchführung dieses Lebensdauertests muss eine Prüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob die hohe Testbeschleunigung unter Verwendung der Testparameter 65 °C und 93 % rF vorliegt. Überschreitet die physikalischen Grenzen der in den Bauteilen verwendeten Materialien (z. B. Hydrolyse von Kunststoffen). Gegebenenfalls vereinbaren Auftragnehmer und Auftraggeber Änderungen der Testtemperatur und der Testfeuchtigkeit (z. B. auf +55 °C und 93 % relative Luftfeuchtigkeit) und verlängern gleichzeitig die Testdauer gemäß dem Lawson-Modell, sodass die physikalischen Grenzen der verwendeten Materialien während des Tests nicht überschritten werden. 

Die Gesamtschärfe der Prüfung bleibt jedoch unverändert. Die Prüffeuchtigkeit darf den Wert von 93 % RH nicht überschreiten.

[Abweichender Prüfablauf für Bauteile mit verminderter Leistung bei hohen Temperaturen]

Für Komponenten mit reduzierter Leistung (z. B. Reduzierung der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Displays bei hohen Temperaturen ab T (op, max) (<65 °C) darf die Prüfung abweichend von Tabelle 73: Prüfparameter K-14 Feuchte Hitze, stationärer Zustand – Schweregrad 2 – nicht bei einer konstanten Prüftemperatur von 65 °C, sondern mit folgenden Parametern durchgeführt werden (siehe Tabelle 73).

Betriebsart des Prüflings	Aussetzbetrieb gemäß Abbildung 33
Testdauer	Wie in der Komponentenanforderungsspezifikation gemäß Abschnitt 12.5.1 (Lawson-Modell) angegeben. Die Rampenzeiten zwischen 65℃ und T(op,max) dürfen nicht in die Prüfdauer einbezogen werden.
Testtemperatur	Der Temperaturgradient ist so zu wählen, dass am Prüfling keine Kondensation auftritt
Luftfeuchtigkeit testen	93 % relative Luftfeuchtigkeit
Intervallzeit T1	47h
Intervallzeit T2	1h
Anzahl der Prüflinge	6

Salznebel-Testkammer

• Prüfnorm: IEC 60068-2-52

1. Die Probe sollte vor der Prüfung einer Sichtprüfung sowie einer elektrischen und mechanischen Prüfung gemäß den einschlägigen Vorschriften unterzogen werden.

2. Die entsprechenden Spezifikationen sollten die Verfahren vor der Reinigung der Probe erläutern und angeben, ob die temporäre Schutzschicht entfernt werden muss.

3. Legen Sie das Teststück in einen Salzsprühschrank und bewahren Sie es 2 Stunden lang unter den Testbedingungen von 15–35 °C Temperatur und 5 % Salzsprühnebelkonzentration auf.

4. Bewegen Sie die Testprobe nach dem Sprühen schnell in einen Feuchtigkeitsschrank mit 40 °C und 93 % relativer Luftfeuchtigkeit (versuchen Sie, den Verlust von Salzwasser während des Transports zu vermeiden) und führen Sie eine Feuchtigkeitslagerung entsprechend der angegebenen Verweilzeit durch.

5. Wiederholen Sie die Schritte (3) und (4) des Programms entsprechend der angegebenen Anzahl von Zyklen.

6. In den entsprechenden Spezifikationen sollte angegeben werden, ob die Probe nach der Prüfung gereinigt werden muss. Wenn es gereinigt werden muss, legen Sie das Teststück 5 Minuten lang unter den Wasserhahn und waschen Sie es mit destilliertem Wasser oder Mineralwasser. Anschließend mit bloßen Händen schütteln oder mit einem Blasebalg trocknen lassen. 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 55 ± 2 ℃ trocknen lassen, und das zur Reinigung verwendete Wasser sollte nicht höher als 35 ℃ sein.

7. Platzieren Sie den Prüfkörper unter normalen atmosphärischen Bedingungen (ca. 1–2 Stunden) und versetzen Sie ihn in seinen ursprünglichen Zustand. Vor und nach der Restaurierung müssen jedoch visuelle, elektrische und mechanische Inspektionen durchgeführt werden.

[Testbedingung]

Salzsprühnebel

Salznebelkonzentration: 5 %

Testtemperatur: 15~35℃

Sprühvolumen: 1–2 ml/h·80 dm2

PH: 6,5 ~ 7,2 (pH bei 20 ± 2 ℃）

Temperaturspeicherung

Relative Luftfeuchtigkeit: 93 % (RH)

Testtemperatur: 40℃

Verweilzeit

Schweregrad 1: Jeder Zyklus umfasst 2 Stunden Salzwasserbesprühung und 7 Tage Temperaturlagerung, insgesamt also 4 Zyklen.

Schweregrad 2: Jeder Zyklus umfasst 2 Stunden Salzwassersprühen und 20 bis 22 Stunden, insgesamt also 3 Zyklen.

Testtoleranz

Salznebelkonzentration: ±1 %

Testtemperatur: ±2℃

Relative Luftfeuchtigkeit: +2, -3 %

• Teststandard: GB/T 31467.3-2015 Klausel 11

A) Der Prüfling ist ein Akkupack oder -system.

B) Gemäß GB/T2423.18 Schweregrad 5 wurden 4 Testzyklen durchgeführt.

C) Die Salzlösung besteht aus Natriumchlorid (chemisch rein, analytisch rein) und destilliertem Wasser oder einem Entionisierungsgerät, und ihre Konzentration beträgt (5 ± 0,1) % (Massenanteil). Der gemessene pH-Wert liegt zwischen 6,5 und 7,2 bei (20±2)℃.

D) Legen Sie die Testprobe in die Salzsprühkammer, sprühen Sie 2 Stunden lang Salzspray bei 15℃~35℃, bewegen Sie die Testprobe nach dem Sprühen für 20h~22h in die feuchte Wärmekammer, die Temperatur beträgt (40±2)℃, die relative Luftfeuchtigkeit beträgt (93±3)%, bilden Sie einen Zyklus, wiederholen Sie diesen Zyklus dreimal und lagern Sie ihn dann für 3D unter Teststandard-Atmosphärenbedingungen (Temperatur beträgt 23 ± 2 ℃, relative Luftfeuchtigkeit beträgt 45 % ~ 55 % zur Bildung eines Kreislaufs. Wiederholen Sie den Test für 4 Zyklen.

• Teststandard: LV124

1. Salzsprühtest, Betrieb, außen

Diese Prüfung ist nach DIN EN 60068-2-11 Ka mit folgenden Parametern durchzuführen:

Betriebsart des Prüflings	Während der Sprühphase: Wechsel zwischen 1h-Betriebsart II.a und 1h-Betriebsart II.c. Während der Testphase: Betriebsart II.a
Testtemperatur	35℃
Testzyklus	Jeder Testzyklus besteht aus einer 8-stündigen Sprühphase und einer 4-stündigen Ruhephase
Anzahl der Testzyklen	Für Bauteile im Unterboden/Motorraum: 12 Zyklen Für andere Komponenten: 8 Zyklen
Anzahl der Prüflinge	6

Bei der Durchführung der Prüfung soll die Einbaulage der Komponente im Fahrzeug simuliert werden.

2. Salzsprühtest, Betrieb, außen

Diese Prüfung ist nach DIN EN 60068-2-11 Ka mit folgenden Parametern durchzuführen:

Betriebsart des Prüflings	Während der Sprühphase: Wechsel zwischen 55h-Betriebsart II.a und 5min-Betriebsart II.c Während der Ruhephase: Betriebsart II.a
Testtemperatur	35 ℃
Testzyklus	Jeder Testzyklus besteht aus einer 8-stündigen Sprühphase und einer 4-stündigen Ruhephase
Anzahl der Testzyklen	2
Anzahl der Prüflinge	6

Bei der Prüfung ist die Einbaulage des Bauteils im Fahrzeug zu simulieren. Der Prüfaufbau (Einbaulage, Abdeckungen, Verkleidung, Betriebssituation) ist vom Auftragnehmer zu empfehlen, mit dem Auftraggeber abzustimmen und zu dokumentieren.

Meerwasser-Eintauchtest

Teststandard: GB/T 31467.3-2015

A) Der Prüfling ist ein Akkupack oder -system.

B) Bei Raumtemperatur wird der Prüfling im tatsächlichen Fahrzeugmontagezustand an den Kabelbaum des gesamten Fahrzeugs angeschlossen und anschließend in der tatsächlichen Fahrzeugmontagerichtung für 2 Stunden in die 3,5 %ige NACL-Lösung (Massenanteil, Meerwasserzusammensetzung bei Raumtemperatur) gelegt. Das Wasser muss tief genug sein, um den Prüfkörper einzutauchen.

Thermoschock-Eintauchtest

Testmethode: LV124

Wärmekammer: Umgebungstemperatur ~+150℃, die allgemeine Testanforderung beträgt +70℃

Kühlkammer: 0℃ Salzwasser

Die EV-Batterie führt Kälte- und Hitzeschocks zwischen dem heißen Raum und dem kalten Raum durch.

IPX9K-Wassersprühtest

Teststandard: LV124

Das Die IPX9K-Wassersprühtestkammer  muss gemäß ISO 20653 mit den folgenden Parametern durchgeführt werden:

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart II.a
Erforderlicher Schutzgrad	IPX9K
Wasserdruck	Der Dampfstrahl muss einen Mindestdruck von 10000 kpa (100 bar) haben, gemessen direkt an der Düse
Wassertemperatur	80 ℃
Testverfahren	Der Prüfling muss dem Wasserstrahl aus jeder frei zugänglichen Richtung rund um das Fahrzeug ausgesetzt werden
Anzahl der Prüflinge	6

IPX0 bis IPX6K Wasserspritztest

Teststandard: LV124

Dieser Test muss gemäß ISO 20653 mit folgenden Parametern durchgeführt werden:

Betriebsart des Prüflings	Abwechselnd zwischen 1-Minuten-Betriebsart II.a und 1-Minuten-Betriebsart II.c
Erforderlicher Schutzgrad	Wie in der Komponentenanforderungsspezifikation angegeben

Staubtest

Teststandard: LV124

Dieser Test muss gemäß ISO 20653 mit den folgenden Parametern durchgeführt werden

Betriebsart des Prüflings	Für elektrische/elektronische Komponenten: Betriebsart II.a Für mechartronische Komponenten (z. B. für Komponenten mit Lüfter): Wechsel zwischen Betriebsart II.c und Betriebsart II.a
Zu erreichender Schutzgrad	Wie in der Anforderungsspezifikation der Komponente angegeben
Anzahl der Prüflinge	6

Thermoschock (ohne Gehäuse)

Teststandard: LV124

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart Ia
Niedrigere Temperatur	T(min)
Obere Temperatur	T(max)
Haltezeit bei oberer/unterer Temperatur	15 Minuten nach Erreichen des vollständigen thermischen Gleichgewichts
Übergangszeit	≤10s
Anzahl der Zyklen	300
Anzahl der Prüflinge	6 elektronische Baugruppen

Korrosionstest mit Mischgasströmung

Teststandard: LV124

Diese Prüfung ist nach DIN EN 60068-2-60 Methode 4 mit folgenden Parametern durchzuführen:

Betriebsart des Prüflings	Betriebsart Ib
Temperatur	T(RT)
Luftfeuchtigkeit	75 %
Konzentration korrosiver Gase	So2	0,2 ppm
	H2S	0,01 ppm
	Nr. 2	0,2 ppm
	Cl2	0,01 ppm
Testdauer	21 Tage
Anzahl der Prüflinge	6