艾克賽普 電芯質量快速測試解決方案
2024-04-29
一、將測試納入電芯生產測試的優點
根據應用和架構的不同，電動汽車的電池包可包含數百乃至數千個電芯。麥肯錫預計目前全球電池生產商的產能僅能達到2030年目標所需產能的10%。優質電池的可用性和量產對于幫助汽車行業保持發展節奏并滿足其預期需求至關重要，但電芯質量對于擴大生產規模、響應客戶需求以及在滿足監管要求的同時關注盈虧也同樣重要。艾克賽普 電芯質量快速測試解決方案可以同時滿足以上需求。
電芯生產過程中的每個步驟都至關重要，而且十分耗時，可能需要數周時間。頂級生產商必須避免僅在生產線最后進行測試。必須在整個制造過程中納入測試，以便及早發現缺陷，并且更精準地找到缺陷。
及早發現缺陷，從測試左移開始。將測試融入產品設計不僅能提高速度、改進質量，還能帶來額外好處。可以提高原材料使用效率、減少返工、改進電池性能，并最終提高產量。
例如，電極制造是生產過程的起點。在此過程中可能會引入多種缺陷，如干燥過快導致涂層破裂、涂層未均勻覆蓋電極、電極箔片出現褶皺和裂紋等。在此階段，強大的檢測流程對于發現缺陷至關重要，可避免將昂貴的原材料投入存在潛在缺陷或不合格的產品中。
后續生產過程中可能會出現隔膜和電極對齊不佳、電芯組裝過程中出現枝晶和連接錯誤，或者在化成過程中產生不均勻SEI層。所有這些缺陷都可能導致電芯性能下降、加速老化或內部短路，從而引發熱事件。
在電池實驗室進行廣泛的測試并非難事，但將其擴展至大批量生產環境中則是一項新挑戰。與傳統的生產挑戰相比，快速增長的產量、較長的測試時間以及生產線的實際占地面積使電芯測試具有獨特的復雜性。
二、艾克賽普 電芯質量快速測試解決方案
艾克賽普 電芯質量快速測試解決方案處于電芯測試系統技術的前沿。艾克賽普充分利用在測試、測量、數據采集、信號調理和模塊化硬件方面的數十年經驗，設計出可應對新挑戰的新一代電池測試解決方案。 這些經過優化的集成式硬件和軟件解決方案可用于構建自動化測試系統和高級分析，同時減少實際占用空間。這種方法不受時間或空間限制，可在整個生產線上進行全面測試。模塊化PXI平臺可簡化工作流程并提高靈活性。
1. 硬件
艾克賽普 電芯質量快速測試解決方案系基于PXI平臺。模塊化系統將所有儀器和功能整合到一個集中的計算系統中，同時PXI模塊涵蓋了各種專業I/O和儀器。您可憑借這種靈活性，在單個機箱中實現高密度測量（ACIR、OCV、HPCD、泄漏和EIS等）。PXI平臺還支持同時和多路混合輸入，為生產商提供最大程度的靈活性，以平衡成本和產量。
PXI結構緊湊，性能卓越，有助于用戶在不犧牲寶貴生產空間的情況下擴大測試覆蓋率。用戶可無縫插入和編排各種儀器。模塊化設計還簡化了校準和維護活動，例如更換儀器。這種基于平臺的系統與封閉式解決方案形成鮮明對比，后者會對供應商產生依賴。該系統還消除了具有復雜接口和集成的定制系統所帶來的成本和時間限制。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且精確的測量和電流源。經過優化的SMU可通過自動化測試系統和并行測試功能加速測試執行。
02 數字萬用表(Digital Multimeters, DMM)專為自動化測試和測量而設計，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果的速度是傳統DMM的36倍，從而提高了吞吐量和靈活性。
03 NI多路復用器非常適合需要將測量或信號生成儀器連接至被測設備上的各種測試點的應用，從而以更小的占用空間實現最大的覆蓋范圍。這些高速設備利用PXI平臺固有的定時和同步功能與其他儀器進行通信。
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，以構建具有多核處理器和低延遲通信的混合信號測試系統。
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且精確的測量和電流源。經過優化的SMU可通過自動化測試系統和并行測試功能加速測試執行。
數字萬用表(Digital Multimeters, DMM)專為自動化測試和測量而設計，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果的速度是傳統DMM的36倍，從而提高了吞吐量和靈活性。
NI多路復用器非常適合需要將測量或信號生成儀器連接至被測設備上的各種測試點的應用，從而以更小的占用空間實現最大的覆蓋范圍。這些高速設備利用PXI平臺固有的定時和同步功能與其他儀器進行通信。
您還可以添加示波器和各種輸入和輸出接口等其他儀器，以構建具有多核處理器和低延遲通信的混合信號測試系統。
2.軟件
NI統一的軟件工具鏈可為定義、執行和監控測試提供幫助。高級分析功能由來自整個生產線的統一數據管道提供支持。NI軟件具有強大的開箱即用功能，并且可輕松進行自定義。
NI提供了全面的軟件產品組合，可助您提高工作效率并應對更大挑戰。以下是一些旨在簡化和管理電芯質量測試流程、數據和設備的NI軟件程序。
01 SystemLink?軟件與集中式數據管道相結合，為設備管理和測試編排提供中央基礎架構。快速數據收集、分析和報告有助于深入了解測試和測量數據，從而發現機會、加速決策并最大限度地提高吞吐量。
02 TestStand可幫助測試工程師開發、調試和部署測試系統，同時全面了解測試過程和結果。該軟件可實現測試自動化并加速執行并行測試、掃描、循環和同步等復雜任務。
03 LabVIEW是用于快速開發自動化測試和測量系統的圖形化編程環境。具有可配置的交互式顯示元素和自定義分析功能，并支持訪問驅動程序，以便與生產線中的其他儀器連接。LabVIEW可縮短開發時間、減少停機時間并提高代碼復用率。
04 Switch Executive提供交互式配置和自動布線功能，簡化了多路復用器和開關系統的設計和管理。這些功能可降低每個系統的成本，同時不會影響測試儀的吞吐量。
NI軟件解決方案旨在促進開放和創新。測試工程師可以自由進行自定義以滿足業務需求。無論是創建自定義儀表板、利用開源數據庫，還是編程專有協議和算法，NI都不會讓您因為限制而減慢生產線速度。
在許多情況下，競爭對手/產品無法實現軟件自定義。如此一來，您必須依靠供應商才能實現自定義需求，這會使您面臨專有協議、創新時間和客戶交付風險。測試工程師無需咨詢NI即可借助NI軟件實現自定義。
3.數據分析
增加測試覆蓋率和加快測試執行的價值取決于監控、管理和分析數據的能力。NI的硬件和軟件解決方案經過集成和開發，可在統一語言環境中協調工作，因此您的數據可創造更多價值，超越其“通過”或“失敗”的初始目標要求。
智能互聯測試系統使生產商能夠提高良率并最大限度地減少質量問題。將來自一個電芯的見解與來自整個生產車間的見解相結合。在電池的整個生命周期中持續測試可監控測試結果是否突然惡化，從而可以立即進行調查，并推動深入研究以采取行動。
頂級制造商正在收集整個制造過程中的測試數據，并使用人工智能和機器學習來識別趨勢。這種建模正成為每個制造商優化工藝和配方并最終生產更優質電芯的秘訣。因為生產商希望通過這些專有模型使測試成為其競爭優勢，艾克賽普解決方案則是實現超級自動化的重要助力。
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