在近期發布了GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電（diàn）動客車安全要求》和GB 38031-2020《電動汽車（chē）用動力蓄電池安全要求》三項強製性國標並將於明年開始正式實施。這（zhè）使得廠家（jiā）對於車用動力電池的安全（quán）可（kě）靠性考核（hé）變得尤（yóu）為重要。
     本文所介紹的溫度衝（chōng）擊（jī）試驗，源自於電子電工產品通用環境試驗（yàn）要求，通過對試中的溫度變化範圍、暴露時（shí）間、溫度轉換時間的嚴格要求，溫度衝擊試驗逐漸成為軍工、核電、航天、船（chuán）用領域為常見的加速環境試驗項目。隨著新能（néng）源汽車行（háng）業的發展，動力電池的安全可靠性、環境適（shì）應性要求越（yuè）來越高，溫度衝擊試驗往往成為企業對於動力電池可靠性的必要評估手段。
    試驗目（mù）的
    溫度衝（chōng）擊試驗是為（wéi）了確定動力電（diàn）池耐環境溫度快速變化的能力，對（duì）於新（xīn）能（néng）源汽車而言，雖然實際應用中並（bìng）不會經常遇到如此快速轉換時間的工況，但溫度衝擊（jī）試驗是（shì）通過一種加速試驗來模擬車輛在使用過程中大量的慢（màn）溫（wēn）度循環，快速（sù）考核出動（dòng）力電池內各（gè）種材料、密封圈及關鍵零部件的（de）失效（xiào）程度，有效避免動力（lì）電池在使用過程因（yīn）溫度快速變化引發失（shī）效而導致的意外事故。
    試驗解析
    溫度衝擊試驗主要參考ISO 16750-4以及IEC 60068-2-14兩份標準（zhǔn），比GB 38031-2020《電動汽（qì）車用動（dòng）力蓄電池安全要求（qiú）》中規定的溫度衝（chōng）擊試驗更為的嚴酷，轉換時間更短，不得大於30s，

    整個溫衝試驗（yàn）周期中包含了低溫溫度TA、高溫（wēn）溫度（dù）TB、持續時（shí）間t1、高低（dī）溫轉換時間t2、溫度恢複時間、溫度穩定持續（xù）時間和衝擊次數，根據產品的不同應用工況確定上述試（shì）驗參數，來加速考核產品（pǐn）的實（shí）際性能。

圖1 標準規定（dìng）溫衝曲線

圖2 實際試驗溫衝曲線

    試驗設備

    主流的溫度衝擊箱結構主（zhǔ）要有提籃式兩箱（xiāng）和充氣式三（sān）箱結構，主要差（chà）異在於樣品的移動（dòng）與（yǔ）否，提籃式（shì）結構就是樣品跟隨提籃在兩個溫度箱之間移動（dòng）切換，承（chéng）受溫度應力對樣品的衝擊，而充氣式結構能使樣品保持不動（dòng），通過蓄冷箱和蓄熱箱往樣品室充氣來（lái）實（shí）現樣品經（jīng）受（shòu）溫度衝擊的效果（guǒ）。對（duì）於提籃式結構（gòu），常規一立方以內的溫（wēn）衝箱均為上下提籃結構，可有效節約設備占地麵積，大型步入式溫衝箱（xiāng）則為左右提籃結構，為了滿足大承重樣品的測試要求。

溫衝試驗控製（zhì）界麵（miàn）圖（tú）

大型溫度衝擊（jī）箱

    非標溫衝試驗箱是針對定製化的客戶需求，如三個不同（tóng）溫區間衝擊、低溫與低溫衝（chōng）擊、高溫與高溫衝擊，高溫高濕與低溫衝擊（霜（shuāng）凍試驗），使得非標溫衝箱在市麵上也具有一定的占有率，非標結（jié）構的溫衝箱由於結構上的優（yōu）化，其溫衝範圍甚至可以擴大至250℃～-70℃，滿足更多產品種類的測（cè）試需（xū）求。

非標溫衝箱

    關鍵參數
     溫度衝擊試驗作為一個加速試驗，轉換時間和恢複時間（jiān）兩大（dà）關（guān）鍵參數起到了（le）至關重要的決定（dìng）性影響（xiǎng）。
    （1）轉換時間：溫度衝擊箱區別於其他環境試驗箱的根本差別在於其機械結構部分，溫度衝擊箱主要（yào）由蓄冷箱、蓄熱箱和提籃結構組成，樣品（pǐn）在提籃的帶動下在（zài）蓄冷箱和蓄熱箱之間快速轉換起到溫度衝擊的效果，整個衝擊過（guò）程中需要盡可能的避免樣品出現位移，這就需要測試人員在試驗初（chū）期對樣品（pǐn）結（jié）構提前進行預估，對可能產生的影（yǐng）響（xiǎng）進行判斷後（hòu）對樣品進行加固處理，同時移動提籃（lán）在滿足標準轉換時間的情況下，必須要做到緩（huǎn）起（qǐ）和緩停的（de）要求，避免（miǎn）樣品在經受溫度衝擊的同時仍經受額外的機械碰撞（zhuàng）的應力影響，導（dǎo）致後期在樣品失效分析上難以辨別（bié）失效模式。

    （2）恢複時間：溫度衝擊試驗中另一（yī）個典型參數（shù）是恢複時間，標準中規定的恢複時間指提籃內空氣溫度的恢複時間，也可根據客戶要求將恢複時間定義為（wéi）樣品恢（huī）複時間。對於前者，在測試過程中測試工程師可根據經驗設（shè）置蓄冷和蓄熱溫度來使提籃的空氣溫度恢複時間控製在標（biāo）準規定的0.1倍暴露時間內或（huò）客戶（hù）要求的恢複時間範圍（wéi）內，而對（duì）於後者，僅利用蓄冷蓄熱（rè）溫度（dù）並不能有效的使樣品快速恢複到目標溫度，這就（jiù）需（xū）要測（cè）試工程師前期對樣品進（jìn）行預試驗，根據樣（yàng）品的發熱情況，調整試（shì）驗（yàn）預設參數，使樣品能夠迅速的達到預期溫度（dù），起到縮短（duǎn）試驗時間的（de）目的。

溫衝（chōng）試驗樣（yàng）品整體（tǐ）溫度采集數據曲線

    數據采集
     對於（yú）動力電池溫度衝擊試驗，比較複（fù）雜的是，在試驗過程中（zhōng）對電池產品（pǐn）自身進行數據采集，監控整個溫衝試驗過程中（zhōng）的（de）溫（wēn）濕度、電壓電流、振動位移量級、應力應變數據等，有效（xiào）記（jì）錄和儲存產品（pǐn）各項性能指標（biāo），避免電池產（chǎn）品在試驗（yàn）過程中出現異常（cháng）情況而產生爆炸的（de）危險（xiǎn），也可通過（guò）各項采集數據對樣品進（jìn）行改進和優化處理（lǐ）。

    另（lìng）外，整個采集過程需要根據樣（yàng）品的結構特點布置具有代表性的位置，才能采集出具有（yǒu）代（dài）表意義的數據，通（tōng）常應變片會布置在樣品（pǐn）的焊縫處、孔位位置、折邊位置等應力較大區域，熱電偶會布置於電芯、正負極、熔斷位（wèi）置、樣品表麵等溫度波動較大位置，振動傳感器會布（bù）置在上蓋點（diǎn）、下蓋橫梁、螺栓固定位置等（děng）具有代表（biǎo）性位置，除了憑（píng）試驗經驗布點外，還可以通過簡單的模態仿真確定出可能的應力集中位置進行采集點布置，避免不必要的布點，從而減少試後數據處理的工作量。

試驗內箱

采集傳感器

溫衝應力數據曲線

    失效分析手段
     電池產品的可靠性失效分析包括電芯、模組、電池包零部件以及所有規格電池（chí）包的（de）標（biāo）準測（cè）試需（xū）求。溫度衝擊試驗中，試驗樣品經（jīng）常會遇到材料變形、焊點開裂、塗覆層龜裂等失效（xiào）現象，針對上述問題，我們可（kě）以在試驗初期通過（guò）應力仿真和（hé）熱仿真的（de）手段提前對樣品（pǐn）進行分析，找出可能出現的問（wèn）題點提早進行解決和優化（huà），避免樣品整體在溫度衝擊過程中出現大麵積失效的現象，另外，通過試中采集到的各項數據來優化（huà）仿真模型，為樣品的結構改進積累數據經驗（yàn），優化電池產品整（zhěng）體結構。

    對於（yú）溫度衝擊試中出現的局部結構（gòu）變形或者材（cái）料失效，可通過失效分析的手段對失（shī）效部位進行無損或切（qiē）片分析觀察其微觀結構，找出材料失效原因（yīn）改進（jìn）材料性能，優化產（chǎn）品自身結構設計，提升產品可靠性。

具體位置熱仿真

X光（guāng）照射焊點裂紋圖

    篇後語
     溫度衝擊環境可靠（kào）性（xìng）測（cè）試，仍有很多注意要點有（yǒu）待我們去研究和分析。
    今後的主要研究方向會（huì）從（cóng）溫度衝擊試驗後樣（yàng）品的失效模式和樣品結構的耐溫衝性能入手，尋求更優（yōu）的樣品結（jié）構和選材。