Sự thoát nhiệt và lan truyền nhiệt để đảm bảo an toàn cho pin

VietMRO xin giới thiệu về một vấn đề quan trọng liên quan đến pin lithium-ion, đặc biệt là trong các ứng dụng xe điện (EV). Pin lithium-ion có thể gặp phải hiện tượng chập mạch do lỗi sản xuất hoặc va chạm, dẫn đến tình trạng thoát nhiệt. Khi đó, pin sẽ nóng lên nhanh chóng, gây ra nguy cơ phản ứng dây chuyền khi nhiệt độ lan truyền sang các tế bào lân cận, có thể dẫn đến cháy nổ. Để ngăn chặn sự cố này, các tiêu chuẩn quốc tế yêu cầu đánh giá khả năng lan truyền nhiệt của pin trong quá trình thử nghiệm. Bài viết này sẽ giới thiệu giải pháp sử dụng thiết bị ghi dữ liệu Hioki để thử nghiệm truyền nhiệt, giúp đảm bảo an toàn cho các hệ thống pin.

Thử nghiệm lan truyền nhiệt là gì?

Trong thử nghiệm này, một tế bào pin được làm nóng hoặc chịu tác động cơ học để tạo ra sự kiện thoát nhiệt. Quá trình này giúp đánh giá ảnh hưởng của sự cố thoát nhiệt đối với toàn bộ hệ thống pin. Bằng cách đo nhiệt độ và điện áp của từng tế bào, có thể xác minh cách nhiệt từ sự kiện thoát nhiệt lan truyền sang các tế bào gần đó. Các tiêu chuẩn kiểm tra yêu cầu ghi lại các giá trị đo được để đánh giá sự thay đổi về nhiệt độ và điện áp.

Hình 1. Thử nghiệm lan truyền nhiệt

Dụng cụ đo cần thiết cho thử nghiệm lan truyền nhiệt

Vì thử nghiệm truyền nhiệt của pin là một thử nghiệm phá hủy, nên việc thực hiện nhiều lần sẽ gặp khó khăn về chi phí. Do đó, cần sử dụng thiết bị ghi dữ liệu có khả năng thu thập toàn bộ dữ liệu cần thiết một cách chính xác và đáng tin cậy chỉ trong một lần thử nghiệm. Bên cạnh đó, thử nghiệm này tiềm ẩn rủi ro từ các tình huống bất ngờ như phát nhiệt hoặc nguy cơ cháy pin, vì vậy cần thực hiện các biện pháp để đảm bảo an toàn cho kỹ sư.

Dưới đây là những yêu cầu quan trọng cho bài kiểm tra:

• Đảm bảo an toàn cho kỹ sư trong suốt quá trình thử nghiệm
• Đo đồng thời nhiệt độ, điện áp của từng cell và sự biến dạng của gói pin do nhiệt
• Đánh giá hành vi của hệ thống quản lý pin (BMS) trong sự kiện thoát nhiệt
• Đo sự biến động điện áp trong pin với tốc độ lấy mẫu cao

Bộ ghi dữ liệu Hioki LR8450-01 – Giải pháp an toàn và hiệu quả

Bộ ghi dữ liệu LR8450-01 của Hioki là giải pháp lý tưởng để ghi lại dữ liệu điện áp và nhiệt độ trong quá trình thử nghiệm lan truyền nhiệt của pin. Thiết bị này được trang bị màn hình hiển thị và hỗ trợ các mô-đun đo lường tùy chọn, cho phép thu thập dữ liệu không dây thông qua các mô-đun định vị từ xa. Nhờ vậy, người dùng có thể tiến hành thử nghiệm liên quan đến các rủi ro như hỏa hoạn từ một vị trí an toàn và theo dõi dữ liệu thời gian thực. Với khả năng sử dụng tối đa 4 mô-đun đo lường plug-in và 7 mô-đun đo lường không dây, LR8450-01 có thể đo lên đến 330 kênh cùng lúc, giúp ghi lại tất cả dữ liệu từ các tế bào trong mô-đun pin một cách chính xác và hiệu quả.

Hình 2. Bộ ghi dữ liệu LR8450-01 của Hioki

LR8450-01 được khuyên dùng để kiểm tra độ truyền nhiệt của pin vì hai lý do:

• Kiểm tra an toàn thông qua chức năng cảnh báo và thu thập dữ liệu không dây: Với khả năng thu thập dữ liệu không dây, các mô-đun ghi dữ liệu và đo lường có thể được đặt cách xa nhau. Các mô-đun đo lường có thể được lắp đặt trong phòng thí nghiệm, trong khi bộ ghi dữ liệu có thể được điều khiển từ xa, đảm bảo an toàn khi theo dõi dữ liệu. Điều này cho phép giám sát thử nghiệm liên quan đến các rủi ro như hỏa hoạn trong thời gian thực từ một vị trí an toàn. Ngoài ra, bộ ghi còn có chức năng cảnh báo: nếu nhiệt độ tăng đột ngột, tín hiệu cảnh báo sẽ được kích hoạt, giúp người dùng nhận thông báo và dừng thử nghiệm trước khi thiết bị đạt đến mức độ nguy hiểm.
• Tích hợp dữ liệu đồng thời của hàng trăm kênh từ một loạt mô-đun đo lường và các thông số đo khác nhau của chúng: Một loạt các mô-đun đo lường hỗ trợ các thông số khác nhau có sẵn cho LR8450-01. Các thông số khác nhau có thể được đo và ghi đồng thời trên một số lượng lớn kênh.

Vai trò trong thử nghiệm truyền nhiệt của một số sản phẩm

• Module điện áp/nhiệt độ không dây (LR8532): Đo biến động nhiệt độ và điện áp của từng cell pin
• Module điện áp tốc độ cao không dây (LR8533): Đo biến động điện áp tốc độ cao với thời gian lấy mẫu lên đến 1m
• Module đo biến dạng không dây (LR8534): Đo sự biến dạng của lớp vỏ dưới tác động của nhiệt
• Module CAN không dây (LR8535): Đánh giá hành vi của BMS bằng cách ghi dữ liệu CAN output từ BMSs.

Nguồn: HIOKI