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艾克賽普 電芯質(zhì)量快速測試解決方案
2024-04-29
一、將測試納入電芯生產(chǎn)測試的優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)應(yīng)用和架構(gòu)的不同，電動(dòng)汽車的電池包可包含數(shù)百乃至數(shù)千個(gè)電芯。麥肯錫預(yù)計(jì)目前全球電池生產(chǎn)商的產(chǎn)能僅能達(dá)到2030年目標(biāo)所需產(chǎn)能的10%。優(yōu)質(zhì)電池的可用性和量產(chǎn)對于幫助汽車行業(yè)保持發(fā)展節(jié)奏并滿足其預(yù)期需求至關(guān)重要，但電芯質(zhì)量對于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、響應(yīng)客戶需求以及在滿足監(jiān)管要求的同時(shí)關(guān)注盈虧也同樣重要。艾克賽普 電芯質(zhì)量快速測試解決方案可以同時(shí)滿足以上需求。
電芯生產(chǎn)過程中的每個(gè)步驟都至關(guān)重要，而且十分耗時(shí)，可能需要數(shù)周時(shí)間。頂級(jí)生產(chǎn)商必須避免僅在生產(chǎn)線最后進(jìn)行測試。必須在整個(gè)制造過程中納入測試，以便及早發(fā)現(xiàn)缺陷，并且更精準(zhǔn)地找到缺陷。
及早發(fā)現(xiàn)缺陷，從測試左移開始。將測試融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅能提高速度、改進(jìn)質(zhì)量，還能帶來額外好處?？梢蕴岣咴牧鲜褂眯省p少返工、改進(jìn)電池性能，并最終提高產(chǎn)量。
例如，電極制造是生產(chǎn)過程的起點(diǎn)。在此過程中可能會(huì)引入多種缺陷，如干燥過快導(dǎo)致涂層破裂、涂層未均勻覆蓋電極、電極箔片出現(xiàn)褶皺和裂紋等。在此階段，強(qiáng)大的檢測流程對于發(fā)現(xiàn)缺陷至關(guān)重要，可避免將昂貴的原材料投入存在潛在缺陷或不合格的產(chǎn)品中。
后續(xù)生產(chǎn)過程中可能會(huì)出現(xiàn)隔膜和電極對齊不佳、電芯組裝過程中出現(xiàn)枝晶和連接錯(cuò)誤，或者在化成過程中產(chǎn)生不均勻SEI層。所有這些缺陷都可能導(dǎo)致電芯性能下降、加速老化或內(nèi)部短路，從而引發(fā)熱事件。
在電池實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行廣泛的測試并非難事，但將其擴(kuò)展至大批量生產(chǎn)環(huán)境中則是一項(xiàng)新挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)挑戰(zhàn)相比，快速增長的產(chǎn)量、較長的測試時(shí)間以及生產(chǎn)線的實(shí)際占地面積使電芯測試具有獨(dú)特的復(fù)雜性。
二、艾克賽普 電芯質(zhì)量快速測試解決方案
艾克賽普 電芯質(zhì)量快速測試解決方案處于電芯測試系統(tǒng)技術(shù)的前沿。艾克賽普充分利用在測試、測量、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)調(diào)理和模塊化硬件方面的數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出可應(yīng)對新挑戰(zhàn)的新一代電池測試解決方案。 這些經(jīng)過優(yōu)化的集成式硬件和軟件解決方案可用于構(gòu)建自動(dòng)化測試系統(tǒng)和高級(jí)分析，同時(shí)減少實(shí)際占用空間。這種方法不受時(shí)間或空間限制，可在整個(gè)生產(chǎn)線上進(jìn)行全面測試。模塊化PXI平臺(tái)可簡化工作流程并提高靈活性。
1. 硬件
艾克賽普 電芯質(zhì)量快速測試解決方案系基于PXI平臺(tái)。模塊化系統(tǒng)將所有儀器和功能整合到一個(gè)集中的計(jì)算系統(tǒng)中，同時(shí)PXI模塊涵蓋了各種專業(yè)I/O和儀器。您可憑借這種靈活性，在單個(gè)機(jī)箱中實(shí)現(xiàn)高密度測量（ACIR、OCV、HPCD、泄漏和EIS等）。PXI平臺(tái)還支持同時(shí)和多路混合輸入，為生產(chǎn)商提供最大程度的靈活性，以平衡成本和產(chǎn)量。
PXI結(jié)構(gòu)緊湊，性能卓越，有助于用戶在不犧牲寶貴生產(chǎn)空間的情況下擴(kuò)大測試覆蓋率。用戶可無縫插入和編排各種儀器。模塊化設(shè)計(jì)還簡化了校準(zhǔn)和維護(hù)活動(dòng)，例如更換儀器。這種基于平臺(tái)的系統(tǒng)與封閉式解決方案形成鮮明對比，后者會(huì)對供應(yīng)商產(chǎn)生依賴。該系統(tǒng)還消除了具有復(fù)雜接口和集成的定制系統(tǒng)所帶來的成本和時(shí)間限制。此外，由于NI儀器由軟件定義，因此您無需更換硬件即可輕松更改參數(shù)并滿足不斷變化的要求，例如ACIR和EIS測試的測試頻率和電流大小。
01 源測量單元(Source Measure Units, SMU)為ACIR、EIS和焊接完整性測試提供可重復(fù)且精確的測量和電流源。經(jīng)過優(yōu)化的SMU可通過自動(dòng)化測試系統(tǒng)和并行測試功能加速測試執(zhí)行。
02 數(shù)字萬用表(Digital Multimeters, DMM)專為自動(dòng)化測試和測量而設(shè)計(jì)，可為OCV和焊接完整性測試提供快速、精確的電壓測量。NI DMM獲取高分辨率測量結(jié)果的速度是傳統(tǒng)DMM的36倍，從而提高了吞吐量和靈活性。
03 NI多路復(fù)用器非常適合需要將測量或信號(hào)生成儀器連接至被測設(shè)備上的各種測試點(diǎn)的應(yīng)用，從而以更小的占用空間實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋范圍。這些高速設(shè)備利用PXI平臺(tái)固有的定時(shí)和同步功能與其他儀器進(jìn)行通信。
04 您還可以添加示波器和各種輸入和輸出接口等其他儀器，以構(gòu)建具有多核處理器和低延遲通信的混合信號(hào)測試系統(tǒng)。
源測量單元(Source Measure Units, SMU)為ACIR、EIS和焊接完整性測試提供可重復(fù)且精確的測量和電流源。經(jīng)過優(yōu)化的SMU可通過自動(dòng)化測試系統(tǒng)和并行測試功能加速測試執(zhí)行。
數(shù)字萬用表(Digital Multimeters, DMM)專為自動(dòng)化測試和測量而設(shè)計(jì)，可為OCV和焊接完整性測試提供快速、精確的電壓測量。NI DMM獲取高分辨率測量結(jié)果的速度是傳統(tǒng)DMM的36倍，從而提高了吞吐量和靈活性。
NI多路復(fù)用器非常適合需要將測量或信號(hào)生成儀器連接至被測設(shè)備上的各種測試點(diǎn)的應(yīng)用，從而以更小的占用空間實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋范圍。這些高速設(shè)備利用PXI平臺(tái)固有的定時(shí)和同步功能與其他儀器進(jìn)行通信。
您還可以添加示波器和各種輸入和輸出接口等其他儀器，以構(gòu)建具有多核處理器和低延遲通信的混合信號(hào)測試系統(tǒng)。
2.軟件
NI統(tǒng)一的軟件工具鏈可為定義、執(zhí)行和監(jiān)控測試提供幫助。高級(jí)分析功能由來自整個(gè)生產(chǎn)線的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管道提供支持。NI軟件具有強(qiáng)大的開箱即用功能，并且可輕松進(jìn)行自定義。
NI提供了全面的軟件產(chǎn)品組合，可助您提高工作效率并應(yīng)對更大挑戰(zhàn)。以下是一些旨在簡化和管理電芯質(zhì)量測試流程、數(shù)據(jù)和設(shè)備的NI軟件程序。
01 SystemLink?軟件與集中式數(shù)據(jù)管道相結(jié)合，為設(shè)備管理和測試編排提供中央基礎(chǔ)架構(gòu)?？焖贁?shù)據(jù)收集、分析和報(bào)告有助于深入了解測試和測量數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)、加速?zèng)Q策并最大限度地提高吞吐量。
02 TestStand可幫助測試工程師開發(fā)、調(diào)試和部署測試系統(tǒng)，同時(shí)全面了解測試過程和結(jié)果。該軟件可實(shí)現(xiàn)測試自動(dòng)化并加速執(zhí)行并行測試、掃描、循環(huán)和同步等復(fù)雜任務(wù)。
03 LabVIEW是用于快速開發(fā)自動(dòng)化測試和測量系統(tǒng)的圖形化編程環(huán)境。具有可配置的交互式顯示元素和自定義分析功能，并支持訪問驅(qū)動(dòng)程序，以便與生產(chǎn)線中的其他儀器連接。LabVIEW可縮短開發(fā)時(shí)間、減少停機(jī)時(shí)間并提高代碼復(fù)用率。
04 Switch Executive提供交互式配置和自動(dòng)布線功能，簡化了多路復(fù)用器和開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理。這些功能可降低每個(gè)系統(tǒng)的成本，同時(shí)不會(huì)影響測試儀的吞吐量。
NI軟件解決方案旨在促進(jìn)開放和創(chuàng)新。測試工程師可以自由進(jìn)行自定義以滿足業(yè)務(wù)需求。無論是創(chuàng)建自定義儀表板、利用開源數(shù)據(jù)庫，還是編程專有協(xié)議和算法，NI都不會(huì)讓您因?yàn)橄拗贫鴾p慢生產(chǎn)線速度。
在許多情況下，競爭對手/產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)軟件自定義。如此一來，您必須依靠供應(yīng)商才能實(shí)現(xiàn)自定義需求，這會(huì)使您面臨專有協(xié)議、創(chuàng)新時(shí)間和客戶交付風(fēng)險(xiǎn)。測試工程師無需咨詢NI即可借助NI軟件實(shí)現(xiàn)自定義。
3.數(shù)據(jù)分析
增加測試覆蓋率和加快測試執(zhí)行的價(jià)值取決于監(jiān)控、管理和分析數(shù)據(jù)的能力。NI的硬件和軟件解決方案經(jīng)過集成和開發(fā)，可在統(tǒng)一語言環(huán)境中協(xié)調(diào)工作，因此您的數(shù)據(jù)可創(chuàng)造更多價(jià)值，超越其“通過”或“失敗”的初始目標(biāo)要求。
智能互聯(lián)測試系統(tǒng)使生產(chǎn)商能夠提高良率并最大限度地減少質(zhì)量問題。將來自一個(gè)電芯的見解與來自整個(gè)生產(chǎn)車間的見解相結(jié)合。在電池的整個(gè)生命周期中持續(xù)測試可監(jiān)控測試結(jié)果是否突然惡化，從而可以立即進(jìn)行調(diào)查，并推動(dòng)深入研究以采取行動(dòng)。
頂級(jí)制造商正在收集整個(gè)制造過程中的測試數(shù)據(jù)，并使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別趨勢。這種建模正成為每個(gè)制造商優(yōu)化工藝和配方并最終生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)電芯的秘訣。因?yàn)樯a(chǎn)商希望通過這些專有模型使測試成為其競爭優(yōu)勢，艾克賽普解決方案則是實(shí)現(xiàn)超級(jí)自動(dòng)化的重要助力。
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