艾克赛普 电芯质量快速测试解决方案
2024-04-29
一、将测试纳入电芯生产测试的优点
根据应用和架构的不同，电动汽车的电池包可包含数百乃至数千个电芯。麦肯锡预计目前全球电池生产商的产能仅能达到2030年目标所需产能的10%。优质电池的可用性和量产对于帮助汽车行业保持发展节奏并满足其预期需求至关重要，但电芯质量对于扩大生产规模、响应客户需求以及在满足监管要求的同时关注盈亏也同样重要。艾克赛普 电芯质量快速测试解决方案可以同时满足以上需求。
电芯生产过程中的每个步骤都至关重要，而且十分耗时，可能需要数周时间。顶级生产商必须避免仅在生产线最后进行测试。必须在整个制造过程中纳入测试，以便及早发现缺陷，并且更精准地找到缺陷。
及早发现缺陷，从测试左移开始。将测试融入产品设计不仅能提高速度、改进质量，还能带来额外好处。可以提高原材料使用效率、减少返工、改进电池性能，并最终提高产量。
例如，电极制造是生产过程的起点。在此过程中可能会引入多种缺陷，如干燥过快导致涂层破裂、涂层未均匀覆盖电极、电极箔片出现褶皱和裂纹等。在此阶段，强大的检测流程对于发现缺陷至关重要，可避免将昂贵的原材料投入存在潜在缺陷或不合格的产品中。
后续生产过程中可能会出现隔膜和电极对齐不佳、电芯组装过程中出现枝晶和连接错误，或者在化成过程中产生不均匀SEI层。所有这些缺陷都可能导致电芯性能下降、加速老化或内部短路，从而引发热事件。
在电池实验室进行广泛的测试并非难事，但将其扩展至大批量生产环境中则是一项新挑战。与传统的生产挑战相比，快速增长的产量、较长的测试时间以及生产线的实际占地面积使电芯测试具有独特的复杂性。
二、艾克赛普 电芯质量快速测试解决方案
艾克赛普 电芯质量快速测试解决方案处于电芯测试系统技术的前沿。艾克赛普充分利用在测试、测量、数据采集、信号调理和模块化硬件方面的数十年经验，设计出可应对新挑战的新一代电池测试解决方案。 这些经过优化的集成式硬件和软件解决方案可用于构建自动化测试系统和高级分析，同时减少实际占用空间。这种方法不受时间或空间限制，可在整个生产线上进行全面测试。模块化PXI平台可简化工作流程并提高灵活性。
1. 硬件
艾克赛普 电芯质量快速测试解决方案系基于PXI平台。模块化系统将所有仪器和功能整合到一个集中的计算系统中，同时PXI模块涵盖了各种专业I/O和仪器。您可凭借这种灵活性，在单个机箱中实现高密度测量（ACIR、OCV、HPCD、泄漏和EIS等）。PXI平台还支持同时和多路混合输入，为生产商提供最大程度的灵活性，以平衡成本和产量。
PXI结构紧凑，性能卓越，有助于用户在不牺牲宝贵生产空间的情况下扩大测试覆盖率。用户可无缝插入和编排各种仪器。模块化设计还简化了校准和维护活动，例如更换仪器。这种基于平台的系统与封闭式解决方案形成鲜明对比，后者会对供应商产生依赖。该系统还消除了具有复杂接口和集成的定制系统所带来的成本和时间限制。此外，由于NI仪器由软件定义，因此您无需更换硬件即可轻松更改参数并满足不断变化的要求，例如ACIR和EIS测试的测试频率和电流大小。
01 源测量单元(Source Measure Units, SMU)为ACIR、EIS和焊接完整性测试提供可重复且精确的测量和电流源。经过优化的SMU可通过自动化测试系统和并行测试功能加速测试执行。
02 数字万用表(Digital Multimeters, DMM)专为自动化测试和测量而设计，可为OCV和焊接完整性测试提供快速、精确的电压测量。NI DMM获取高分辨率测量结果的速度是传统DMM的36倍，从而提高了吞吐量和灵活性。
03 NI多路复用器非常适合需要将测量或信号生成仪器连接至被测设备上的各种测试点的应用，从而以更小的占用空间实现最大的覆盖范围。这些高速设备利用PXI平台固有的定时和同步功能与其他仪器进行通信。
04 您还可以添加示波器和各种输入和输出接口等其他仪器，以构建具有多核处理器和低延迟通信的混合信号测试系统。
源测量单元(Source Measure Units, SMU)为ACIR、EIS和焊接完整性测试提供可重复且精确的测量和电流源。经过优化的SMU可通过自动化测试系统和并行测试功能加速测试执行。
数字万用表(Digital Multimeters, DMM)专为自动化测试和测量而设计，可为OCV和焊接完整性测试提供快速、精确的电压测量。NI DMM获取高分辨率测量结果的速度是传统DMM的36倍，从而提高了吞吐量和灵活性。
NI多路复用器非常适合需要将测量或信号生成仪器连接至被测设备上的各种测试点的应用，从而以更小的占用空间实现最大的覆盖范围。这些高速设备利用PXI平台固有的定时和同步功能与其他仪器进行通信。
您还可以添加示波器和各种输入和输出接口等其他仪器，以构建具有多核处理器和低延迟通信的混合信号测试系统。
2.软件
NI统一的软件工具链可为定义、执行和监控测试提供帮助。高级分析功能由来自整个生产线的统一数据管道提供支持。NI软件具有强大的开箱即用功能，并且可轻松进行自定义。
NI提供了全面的软件产品组合，可助您提高工作效率并应对更大挑战。以下是一些旨在简化和管理电芯质量测试流程、数据和设备的NI软件程序。
01 SystemLink™软件与集中式数据管道相结合，为设备管理和测试编排提供中央基础架构。快速数据收集、分析和报告有助于深入了解测试和测量数据，从而发现机会、加速决策并最大限度地提高吞吐量。
02 TestStand可帮助测试工程师开发、调试和部署测试系统，同时全面了解测试过程和结果。该软件可实现测试自动化并加速执行并行测试、扫描、循环和同步等复杂任务。
03 LabVIEW是用于快速开发自动化测试和测量系统的图形化编程环境。具有可配置的交互式显示元素和自定义分析功能，并支持访问驱动程序，以便与生产线中的其他仪器连接。LabVIEW可缩短开发时间、减少停机时间并提高代码复用率。
04 Switch Executive提供交互式配置和自动布线功能，简化了多路复用器和开关系统的设计和管理。这些功能可降低每个系统的成本，同时不会影响测试仪的吞吐量。
NI软件解决方案旨在促进开放和创新。测试工程师可以自由进行自定义以满足业务需求。无论是创建自定义仪表板、利用开源数据库，还是编程专有协议和算法，NI都不会让您因为限制而减慢生产线速度。
在许多情况下，竞争对手/产品无法实现软件自定义。如此一来，您必须依靠供应商才能实现自定义需求，这会使您面临专有协议、创新时间和客户交付风险。测试工程师无需咨询NI即可借助NI软件实现自定义。
3.数据分析
增加测试覆盖率和加快测试执行的价值取决于监控、管理和分析数据的能力。NI的硬件和软件解决方案经过集成和开发，可在统一语言环境中协调工作，因此您的数据可创造更多价值，超越其“通过”或“失败”的初始目标要求。
智能互联测试系统使生产商能够提高良率并最大限度地减少质量问题。将来自一个电芯的见解与来自整个生产车间的见解相结合。在电池的整个生命周期中持续测试可监控测试结果是否突然恶化，从而可以立即进行调查，并推动深入研究以采取行动。
顶级制造商正在收集整个制造过程中的测试数据，并使用人工智能和机器学习来识别趋势。这种建模正成为每个制造商优化工艺和配方并最终生产更优质电芯的秘诀。因为生产商希望通过这些专有模型使测试成为其竞争优势，艾克赛普解决方案则是实现超级自动化的重要助力。
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