Ricerca su apparecchiature di test per batterie per la rilevazione sincrona della resistenza interna e della tensione della batteria.

Abstract:

Con il rapido sviluppo dei veicoli a energia alternativa, delle centrali elettriche ad accumulo e dell'industria delle batterie al litio per uso domestico, la sicurezza, la coerenza e la valutazione della durata delle celle e dei pacchi batteria sono diventate le principali preoccupazioni del settore. La resistenza interna e la tensione continua sono i due parametri fondamentali che caratterizzano lo stato di salute della batteria. Apparecchiature per il test delle batterie può ottenere l'acquisizione sincrona dei dati di resistenza e tensione della batteria, completando le attività di test nello smistamento della produzione, nella ricerca e sviluppo di laboratorio, nel rilevamento di funzionamento e manutenzione e in altri scenari. Concentrandosi su LISUN LS5562 Questo articolo analizza i principi tecnici, i parametri chiave, la conformità agli standard e gli scenari di applicazione ingegneristica delle apparecchiature di test per batterie ad alta tensione e alta precisione, confrontando gli indicatori tecnici di serie di prodotti simili e discutendo il valore pratico di tali apparecchiature nei test di batterie di potenza, batterie per accumulo di energia e celle a combustibile, fornendo una base di riferimento per il controllo qualità della produzione di batterie e la selezione di apparecchiature di test per la ricerca e sviluppo.

Introduzione:

Nel contesto della rapida espansione del settore delle nuove energie, la produzione di dispositivi di accumulo energetico come batterie agli ioni di litio, celle a combustibile a idrogeno, batterie al piombo e supercondensatori continua ad aumentare. Dalle singole celle ai pacchi batteria assemblati, i prodotti per batterie impongono requisiti sempre più stringenti in fase di collaudo. La resistenza interna della batteria può riflettere problemi come l'invecchiamento degli elettrodi interni, il degrado dell'elettrolita e i difetti di saldatura; la tensione a circuito aperto riflette direttamente lo stato di carica della batteria. La combinazione di questi due parametri è fondamentale per valutare la qualità della batteria. I tradizionali sistemi di rilevamento a due fili tendono a introdurre la resistenza dei conduttori e la resistenza di contatto. Per le batterie a bassa resistenza interna, nell'ordine dei milliohm, l'errore di misurazione è elevato, rendendo impossibile soddisfare i requisiti di collaudo delle batterie ad alta tensione e delle linee di produzione ad alta velocità.

Come strumento fondamentale per il controllo qualità delle batterie, le apparecchiature di test delle batterie sono ampiamente utilizzate nella selezione delle celle in fabbrica, nei test di durata del ciclo, nel rilevamento della manutenzione dei pacchi batteria, nell'analisi dei guasti e in altre attività. La tecnica di misurazione a quattro terminali CA (Kelvin) è il metodo principale per il test di resistenza interna delle batterie ad alta precisione. Rende indipendenti l'anello di eccitazione della corrente e l'anello di campionamento della tensione, eliminando la deviazione di misurazione causata dai cavi di prova, ottenendo la misurazione della resistenza interna a livello di micro-ohm, raccogliendo contemporaneamente i dati di tensione CC per soddisfare i requisiti di prova degli standard nazionali e internazionali come GB/T 31484-2015 e IEC 62133-1:2017. LISUN LS5562 Il tester di resistenza interna della batteria ad alta tensione e alta precisione è un'apparecchiatura di test per batterie sviluppata per l'industria delle batterie. Può completare simultaneamente il rilevamento dei parametri di resistenza e tensione, supportare la connessione automatica in rete della linea di produzione e adattarsi alle esigenze di test di pacchi batteria ad alta tensione collegati in serie, batterie a bottone, supercondensatori, celle a combustibile e altri campioni. Per i dettagli, fare riferimento al link del prodotto: [https://www.lisungroup.cn/products/8724.html](https://www.lisungroup.cn/products/8724.html).

1 Principio tecnico del rilevamento sincrono della resistenza interna e della tensione della batteria

L'apparecchiatura per il test delle batterie adotta la misurazione a quattro terminali in corrente alternata (metodo a quattro fili di Kelvin) per la misurazione della resistenza interna. L'eccitazione di prova è un piccolo segnale CA a 1 kHz: una coppia di terminali emette la corrente di eccitazione CA, mentre l'altra coppia raccoglie il segnale di tensione a entrambe le estremità della batteria. L'impedenza di ingresso del circuito di campionamento della tensione è estremamente elevata e quasi nessuna corrente scorre attraverso il circuito, pertanto la resistenza causata dai cavi di prova e dai contatti della sonda non viene inclusa nella resistenza interna misurata della batteria, consentendo una misurazione accurata a livello di milliohm o addirittura microohm. Lo strumento raccoglie in modo sincrono la tensione CC della batteria, consentendo l'uscita sincrona dei due parametri, resistenza R e tensione V.

L'indicatore di resistenza interna può riflettere in modo sensibile lo stato interno della batteria: quando la batteria invecchia, l'elettrolita si degrada o la saldatura dei terminali è difettosa, il valore della resistenza interna aumenta significativamente; la tensione viene utilizzata per valutare l'uniformità delle celle. Se la dispersione di tensione delle singole celle in un pacco batterie multicella è eccessiva, ciò ridurrà la durata dell'intero pacco e comporterà un rischio di fuga termica, con conseguenti pericoli per la sicurezza. Solo quando un'apparecchiatura di test per batterie acquisisce contemporaneamente i dati di resistenza interna e tensione può completare la valutazione di classificazione HI/IN/LO e distinguere i campioni conformi, leggermente superiori e non conformi. Un normale multimetro può effettuare solo la misurazione della tensione e ha una precisione insufficiente nella misurazione della resistenza interna, quindi non può sostituire un'apparecchiatura di test per batterie dedicata per la valutazione della qualità.

Migliori LS5562 L'apparecchiatura per il test delle batterie integra la misurazione della resistenza interna in corrente alternata e la misurazione della tensione in corrente continua. È dotata di un comparatore integrato e supporta la selezione a 10 livelli. Può effettuare una valutazione indipendente della soglia di resistenza e tensione, nonché realizzare una valutazione logica completa combinando i due parametri, fornendo risultati PASS/FAIL e adattandosi alla selezione automatizzata delle linee di produzione. Dispone inoltre di una funzione di controllo del contatto dei cavi di prova. In caso di scarso contatto tra le sonde, è possibile identificare l'anomalia per evitare dati di test errati sulla linea di produzione e migliorare l'affidabilità del controllo dei lotti.

2 Analisi dei parametri tecnici del LISUN LS5562 Attrezzatura per il test della batteria

Migliori LISUN LS5562 appartiene alle apparecchiature di prova per batterie ad alta tensione e alta precisione e la stessa serie comprende LS5560 and LS5562A Modelli. Il LS5562A supporta un ingresso ad alta tensione fino a 300 V CC ed è adatto per il test di moduli batteria ad alta tensione, mentre la tensione di ingresso nominale del LS5560 and LS5562 La tensione di alimentazione è di 60 V CC. Lo strumento è dotato di uno schermo LCD a colori da 4.3 pollici che visualizza simultaneamente la resistenza R e la tensione V; la risoluzione minima della resistenza interna può raggiungere 0.1 μΩ, la risoluzione della tensione è fino a 10 μV e la velocità di test più elevata è di 100 volte/secondo, soddisfacendo i requisiti di campionamento e smistamento delle linee di produzione di massa ad alta velocità.

Tabella 1 Confronto dei principali parametri di specifica di LISUN LS5560, LS5562 and LS5562A

Dal confronto dei parametri, si può notare che rispetto al LS5560, il LS5562 espande la gamma di resistenza con due ingranaggi aggiuntivi da 300Ω e 3000Ω, in modo da poter testare sia la bassa resistenza interna a livello di milliohm delle batterie di potenza sia parte delle batterie di accumulo di energia ad alta resistenza interna e degli assemblaggi di batterie; LS5562A È orientato a moduli ad alta tensione collegati in serie, con una capacità di ingresso di tensione CC di 300 V, adattandosi alle esigenze di rilevamento dei pacchi batteria al litio multiserie per veicoli elettrici.

Lo strumento è configurato con quattro velocità di campionamento: EXTRA VELOCE (4 ms), VELOCE (12 ms), MEDIA (42 ms) e LENTA (157 ms). La modalità ad alta velocità viene utilizzata per lo screening rapido di grandi lotti sulle linee di produzione, mentre la modalità a bassa velocità migliora ulteriormente la stabilità della misurazione ed è adatta per test di ricerca e sviluppo in laboratorio. In termini di precisione di misurazione, l'intervallo di bassa resistenza da 3 mΩ a 30 mΩ è di ±0.5% della lettura ±10 cifre; la precisione dell'intervallo da 30 mΩ a 3000 Ω è di ±0.5% della lettura ±5 cifre; la precisione della misurazione della tensione CC raggiunge ±0.01% della lettura ±3 cifre, soddisfacendo i requisiti di rilevamento ad alta precisione.

A livello di comunicazione, sono supportati i protocolli SCPI e Modbus-RTU. L'interfaccia di smistamento HANDLER si collega direttamente alle apparecchiature di smistamento automatico senza software aggiuntivo e i risultati dei test possono essere caricati direttamente sul computer tramite USB. La configurazione dei parametri dello strumento consente di salvare 50 impostazioni nello strumento stesso e 500 su una chiavetta USB, permettendo un rapido richiamo degli schemi di test per diversi tipi di batterie e riducendo i tempi di messa in servizio della linea di produzione. La funzione di verifica del contatto dei cavi di prova è in grado di identificare connessioni virtuali o allentamenti delle sonde, riducendo i dati non validi nei test di lotto a livello hardware, il che ha un elevato valore pratico per le linee di produzione automatizzate.

Tester della batteria LS5562 AL3

3 Standard di settore conformi e scenari applicativi

Questa apparecchiatura per il test delle batterie supporta le condizioni di prova di molteplici standard nazionali e internazionali per le batterie, tra cui GB/T 31484-2015 "Requisiti di durata del ciclo e metodi di prova per le batterie di trazione dei veicoli elettrici", GB/T 31485-2015 "Requisiti di sicurezza e metodi di prova per le batterie di trazione dei veicoli elettrici", GB/T 18287-2013 "Specifiche generali delle batterie agli ioni di litio e dei pacchi batteria per telefoni cellulari", GB/T 22473-2013 "Requisiti generali per le batterie agli ioni di litio e i pacchi batteria utilizzati nell'accumulo di energia", ed è inoltre compatibile con gli standard internazionali IEC 61960-1:2017 e IEC 62133-1:2017, e può essere utilizzata per test standard di laboratorio e per il controllo qualità in fabbrica.

I principali scenari di applicazione del LS5562 Le apparecchiature per il test delle batterie sono:

1. Controllo qualità della produzione di massa delle batterie al litio: smistamento ad alta velocità delle batterie al litio per uso domestico e delle batterie a bottone all'uscita dalla fabbrica, raccolta sincrona della resistenza interna e della tensione, selezione delle celle con uniformità conforme e eliminazione delle celle con difetti di saldatura e anomalie interne;
2. Test di batterie di potenza e pacchi batteria ad alta tensione: misurazione della resistenza interna e della tensione dei moduli batteria al litio per veicoli elettrici e delle batterie al litio ad alta tensione multicella in serie per valutare la coerenza delle singole celle dopo l'assemblaggio;
3. Test delle batterie per sistemi di accumulo di energia e UPS: valutazione del degrado delle batterie al piombo e delle batterie al litio per sistemi di accumulo di energia, rilevamento delle operazioni e della manutenzione periodiche e previsione del decadimento della durata della batteria;
4. Test speciali sulle batterie: test di resistenza e tensione di pacchi di celle a combustibile e celle a combustibile a idrogeno; test di resistenza interna in serie equivalente (ESR) dei supercondensatori;
5. Ricerca e sviluppo in laboratorio e analisi dei guasti: monitoraggio delle variazioni di resistenza interna e tensione durante l'invecchiamento del ciclo della batteria, studio delle leggi di decadimento della batteria e diagnosi dei campioni guasti;
6. Integrazione del sistema automatizzato: in collaborazione con meccanismi di smistamento automatico, si realizzano stazioni di test delle batterie completamente automatiche, consentendo il rilevamento automatico di grandi quantità di prodotti senza la presenza di personale, con memorizzazione e archiviazione automatica dei risultati dei test.

Nella produzione reale, se la selezione si basa solo sulla tensione, alcune celle difettose con resistenza interna anomala ma tensione normale passeranno al processo successivo; affidarsi solo alla resistenza interna non permette di identificare le celle sovraccaricate o sottotensione. Le apparecchiature di test delle batterie devono effettuare la misurazione sincrona della resistenza interna e della tensione, e solo attraverso una valutazione congiunta di queste due dimensioni è possibile ottenere uno screening affidabile e ridurre il rischio di guasti ai pacchi batteria nelle fasi successive.

4 punti chiave per la selezione e l'utilizzo delle apparecchiature di test delle batterie

Quando si seleziona l'apparecchiatura di prova della batteria, è necessario considerare in modo completo l'intervallo di tensione massimo, l'intervallo di resistenza interna e i requisiti di velocità della linea di produzione della batteria testata. Per celle singole o moduli a bassa tensione entro 60 V, il LS5562 può coprire da batterie di potenza a livello di milliohm a gruppi di batterie a livello di kiloohm; per i moduli batteria ad alta tensione, il LS5562A Il modello deve essere selezionato in modo da soddisfare la tensione di tenuta di 300 V CC.

Durante i test effettivi, sebbene le apparecchiature di test per batterie a quattro terminali in corrente alternata possano eliminare la resistenza dei cavi, l'ossidazione, la pressione insufficiente e la contaminazione superficiale delle sonde possono causare contatti instabili. È necessario utilizzare correttamente la funzione di controllo dei contatti dello strumento per identificare tempestivamente le anomalie di contatto. Nella modalità ad alta velocità EX.FAST, si aggiungeranno ulteriori errori di cifra alla precisione della misurazione, pertanto per i test di ricerca e sviluppo si consiglia la modalità MEDIUM o SLOW per garantire l'accuratezza dei dati. Quando utilizzato su linee di produzione automatizzate, lo strumento deve essere calibrato regolarmente e le sonde di test devono essere sottoposte a manutenzione periodica per garantire la ripetibilità dei dati nei test di lotto a lungo termine.

Allo stesso tempo, questo tipo di apparecchiatura per il test delle batterie esegue il test della resistenza interna in corrente alternata (AC), che è diversa dalla resistenza interna di scarica in corrente continua (DC). I significati fisici delle due sono diversi, quindi durante i test è necessario distinguere i metodi di prova specificati nelle norme e far corrispondere le condizioni di prova.

Conclusione 5

Nel contesto dello sviluppo di alta qualità del settore delle batterie per nuove energie, apparecchiatura di prova della batteria è uno strumento indispensabile per garantire la coerenza e la sicurezza dei prodotti a batteria. La resistenza interna e la tensione, in quanto due indicatori chiave delle batterie, devono essere rilevate simultaneamente per valutare appieno lo stato della batteria. LISUN LS5562 Il tester di resistenza interna per batterie ad alta tensione e alta precisione adotta la tecnica di misurazione a quattro terminali in corrente alternata, offre una risoluzione a livello di micro-ohm, un'ampia gamma di misurazione, test ad alta velocità e numerose interfacce di comunicazione. È compatibile con diversi standard nazionali e internazionali e tiene conto sia della ricerca e sviluppo in laboratorio che dei test automatizzati sulle linee di produzione industriali. Può essere utilizzato per testare diversi dispositivi di accumulo di energia come batterie al litio, batterie di accumulo, celle a combustibile e supercondensatori.

Con il continuo progresso della tecnologia delle batterie, le batterie ad alta tensione e ad alta capacità stanno diventando sempre più comuni, imponendo requisiti più elevati in termini di tensione di tenuta, precisione, immunità alle interferenze e capacità di automazione delle apparecchiature di test. Nella pratica, la scelta e l'applicazione delle specifiche delle apparecchiature di test devono essere effettuate in base alla tensione, all'intervallo di resistenza interna e allo scenario applicativo dell'oggetto testato, e le procedure operative devono essere standardizzate, in modo da sfruttare appieno il valore del rilevamento sincrono tensione-resistenza interna, ridurre i rischi per la sicurezza delle batterie e contribuire a migliorare la qualità dei prodotti.