Badania nad sprzętem do testowania akumulatorów w celu synchronicznego pomiaru rezystancji wewnętrznej i napięcia akumulatora

Abstrakcyjny:

Wraz z dynamicznym rozwojem pojazdów napędzanych nowymi źródłami energii, elektrowni magazynujących energię oraz przemysłu baterii litowo-jonowych, bezpieczeństwo, spójność i ocena żywotności ogniw i pakietów baterii stały się kluczowymi zagadnieniami w branży. Rezystancja wewnętrzna i napięcie stałe to dwa kluczowe parametry charakteryzujące stan baterii. Sprzęt do testowania akumulatorów może osiągnąć synchroniczne pozyskiwanie danych dotyczących rezystancji i napięcia baterii, realizując zadania testowe w sortowaniu produkcyjnym, pracach badawczo-rozwojowych w laboratorium, wykrywaniu eksploatacji i konserwacji oraz w innych scenariuszach. Koncentrując się na LISUN LS5562 tester rezystancji wewnętrznej akumulatorów wysokonapięciowych o wysokiej precyzji. W artykule tym przeanalizowano zasady techniczne, kluczowe parametry, zgodność z normami i scenariusze zastosowań technicznych sprzętu do testowania akumulatorów. Porównano wskaźniki techniczne tej samej serii produktów oraz omówiono praktyczną wartość sprzętu do testowania akumulatorów wysokonapięciowych w testowaniu akumulatorów mocy, akumulatorów magazynujących energię i ogniw paliwowych. Artykuł stanowi podstawę odniesienia do kontroli jakości produkcji akumulatorów oraz doboru sprzętu testowego do prac badawczo-rozwojowych.

Wstęp:

W obliczu dynamicznego rozwoju sektora nowych technologii energetycznych, produkcja urządzeń do magazynowania energii, takich jak akumulatory litowo-jonowe, ogniwa paliwowe wodorowe, akumulatory kwasowo-ołowiowe i superkondensatory, stale rośnie. Od pojedynczych ogniw po zmontowane pakiety PACK, produkty akumulatorowe stawiają coraz wyższe wymagania na etapie testowania. Rezystancja wewnętrzna akumulatora może odzwierciedlać problemy, takie jak starzenie się elektrod wewnętrznych, degradacja elektrolitu i wady spawalnicze; napięcie w obwodzie otwartym bezpośrednio odzwierciedla stan naładowania akumulatora. Połączenie tych dwóch czynników stanowi ważną podstawę oceny jakości akumulatora. Tradycyjne dwuprzewodowe systemy detekcji są podatne na wprowadzanie rezystancji przewodów i rezystancji styków. W przypadku akumulatorów o niskiej rezystancji wewnętrznej, rzędu miliomów, błąd pomiaru jest duży, co uniemożliwia spełnienie wymagań testowych dla akumulatorów wysokonapięciowych i szybkich linii produkcyjnych.

Jako podstawowy instrument kontroli jakości akumulatorów, urządzenia do testowania akumulatorów są szeroko stosowane w sortowaniu ogniw po zakończeniu produkcji, testach cyklu życia, wykrywaniu usterek w akumulatorach, analizie awarii i innych zadaniach. Technika pomiaru prądu przemiennego (AC) w czterech zaciskach (w Kelvinach) jest wiodącą, wysoce precyzyjną metodą pomiaru rezystancji wewnętrznej akumulatorów. Uniezależnia ona pętlę wzbudzenia prądu od pętli próbkowania napięcia, eliminując odchyłki pomiaru spowodowane przewodami pomiarowymi i umożliwiając pomiar rezystancji wewnętrznej na poziomie mikroomów, a jednocześnie synchronicznie gromadząc dane dotyczące napięcia stałego, aby spełnić wymagania testowe norm krajowych i międzynarodowych, takich jak GB/T 31484-2015 i IEC 62133-1:2017. LISUN LS5562 Wysokonapięciowy, precyzyjny tester rezystancji wewnętrznej akumulatora to urządzenie do testowania akumulatorów opracowane dla branży akumulatorowej. Umożliwia ono jednoczesne wykrywanie parametrów rezystancji i napięcia, obsługuje automatyczną sieć produkcyjną oraz dostosowuje się do potrzeb testowania pakietów akumulatorów wysokonapięciowych połączonych szeregowo, baterii guzikowych, superkondensatorów, ogniw paliwowych i innych próbek. Szczegółowe informacje można znaleźć pod linkiem do produktu: [https://www.lisungroup.cn/products/8724.html](https://www.lisungroup.cn/products/8724.html).

1 Zasada techniczna synchronicznego wykrywania rezystancji wewnętrznej i napięcia akumulatora

Urządzenia do pomiaru rezystancji wewnętrznej akumulatorów wykorzystują czteroprzewodową metodę pomiaru prądu przemiennego (metoda czteroprzewodowa Kelvina). Wzbudzenie testowe to niewielki sygnał prądu przemiennego o częstotliwości 1 kHz: jedna para zacisków generuje prąd wzbudzenia prądu przemiennego, a druga zbiera sygnał napięciowy na obu końcach akumulatora. Impedancja wejściowa pętli próbkowania napięcia jest wyjątkowo wysoka i przez pętlę praktycznie nie przepływa prąd. Dlatego rezystancja generowana przez przewody pomiarowe i styk sondy nie jest uwzględniana w mierzonej rezystancji wewnętrznej akumulatora, co pozwala na uzyskanie dokładnych pomiarów na poziomie miliomów, a nawet mikroomów. Urządzenie synchronicznie zbiera napięcie stałe akumulatora, umożliwiając synchroniczne wyprowadzanie dwóch parametrów: rezystancji R i napięcia V.

Wskaźnik rezystancji wewnętrznej może precyzyjnie odzwierciedlać stan wewnętrzny akumulatora: wraz ze starzeniem się akumulatora, zanikiem elektrolitu lub uszkodzeniem spoiny zaciskowej, wartość rezystancji wewnętrznej znacznie wzrasta; napięcie służy do oceny spójności ogniw. Zbyt duża dyspersja napięcia pomiędzy pojedynczymi ogniwami w pakiecie akumulatorów wieloogniwowych skraca żywotność całego pakietu i stwarza ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury. Tylko wtedy, gdy tester akumulatorów jednocześnie rejestruje dane dotyczące rezystancji wewnętrznej i napięcia, może on dokonać oceny HI/IN/LO i odróżnić próbki kwalifikowane, nieznacznie podwyższone i niekwalifikowane. Zwykły multimetr może jedynie mierzyć napięcie i ma niewystarczającą dokładność pomiaru rezystancji wewnętrznej, dlatego nie może zastąpić specjalistycznego testera akumulatorów w ocenie jakości.

LS5562 Sprzęt do testowania akumulatorów integruje pomiar rezystancji wewnętrznej prądu przemiennego (AC) i napięcia stałego (DC). Posiada wbudowany komparator i obsługuje sortowanie 10-biegowe. Może niezależnie oceniać wartości progowe rezystancji i napięcia, a także realizować kompleksową ocenę logiczną łączącą oba parametry, generując wyniki PASS/FAIL i dostosowując się do zautomatyzowanego sortowania na linii produkcyjnej. Posiada również funkcję kontroli styków przewodów pomiarowych. W przypadku słabego styku sond, możliwe jest zidentyfikowanie nieprawidłowości, co pozwala uniknąć błędnych danych testowych na linii produkcyjnej i zwiększyć niezawodność wykrywania partii.

2 Analiza parametrów technicznych LISUN LS5562 Sprzęt do testowania baterii

LISUN LS5562 należy do urządzeń do testowania akumulatorów wysokiego napięcia i wysokiej precyzji, a ta sama seria obejmuje LS5560 oraz LS5562A modele. The LS5562A obsługuje wysokie napięcie wejściowe do 300 V DC i nadaje się do testowania modułów akumulatorów wysokonapięciowych, podczas gdy znamionowe napięcie wejściowe LS5560 oraz LS5562 Napięcie zasilania wynosi 60 V DC. Przyrząd jest wyposażony w 4.3-calowy kolorowy ekran LCD, wyświetlający jednocześnie rezystancję R i napięcie V. Minimalna rozdzielczość pomiaru rezystancji wewnętrznej wynosi 0.1 μΩ, rozdzielczość pomiaru napięcia do 10 μV. Największa prędkość pomiaru to 100 razy na sekundę, co spełnia wymagania szybkiego pobierania próbek i sortowania na liniach produkcyjnych o dużej prędkości.

Tabela 1 Porównanie głównych parametrów specyfikacji LISUN LS5560, LS5562 oraz LS5562A

Z porównania parametrów wynika, że ​​w porównaniu z LS5560The LS5562 rozszerza zakres rezystancji o dwa dodatkowe biegi 300Ω i 3000Ω, dzięki czemu może testować zarówno niską rezystancję wewnętrzną na poziomie miliomów akumulatorów mocy, jak i części akumulatorów magazynujących energię o wysokiej rezystancji wewnętrznej oraz zespołów akumulatorów; LS5562A jest zorientowany na moduły wysokiego napięcia połączone szeregowo, z możliwością zasilania napięciem stałym 300 V, dostosowując się do potrzeb wykrywania wieloseryjnych pakietów akumulatorów litowych w pojazdach elektrycznych.

Przyrząd jest skonfigurowany z czterema prędkościami próbkowania: EX.FAST (4 ms), FAST (12 ms), MEDIUM (42 ms) i SLOW (157 ms). Tryb szybki służy do szybkiego przesiewania dużych partii na liniach produkcyjnych, natomiast tryb wolny dodatkowo poprawia stabilność pomiaru i nadaje się do laboratoryjnych testów badawczo-rozwojowych. Dokładność pomiaru w zakresie niskiej rezystancji 3 mΩ–30 mΩ wynosi ±0.5% odczytu ±10 cyfr; dokładność w zakresie 30 mΩ–3000 Ω wynosi ±0.5% odczytu ±5 cyfr; dokładność pomiaru napięcia stałego sięga ±0.01% odczytu ±3 cyfr, spełniając wymagania dotyczące precyzyjnej detekcji.

Na poziomie komunikacji obsługiwane są protokoły SCPI i Modbus-RTU. Interfejs sortujący HANDLER łączy się bezpośrednio z automatycznym urządzeniem sortującym bez dodatkowego oprogramowania, a wyniki testów można przesłać bezpośrednio do komputera przez USB. Konfiguracja parametrów urządzenia umożliwia zapisanie 50 ustawień w urządzeniu i 500 na dysku U, co pozwala na szybkie przywołanie schematów testowych dla różnych typów akumulatorów i skrócenie czasu uruchomienia linii produkcyjnej. Funkcja kontroli styków przewodów pomiarowych pozwala na identyfikację pozornego połączenia lub poluzowania sond, redukując liczbę nieprawidłowych danych podczas testów wsadowych na poziomie sprzętowym, co ma duże znaczenie praktyczne w przypadku zautomatyzowanych linii produkcyjnych.

Tester baterii LS5562 AL3

3 zgodne standardy branżowe i scenariusze zastosowań

To urządzenie do testowania akumulatorów obsługuje warunki testowe wielu krajowych i międzynarodowych norm dotyczących akumulatorów, w tym GB/T 31484-2015 „Wymagania dotyczące cyklu życia i metody testowania akumulatorów trakcyjnych pojazdów elektrycznych”, GB/T 31485-2015 „Wymagania bezpieczeństwa i metody testowania akumulatorów trakcyjnych pojazdów elektrycznych”, GB/T 18287-2013 „Ogólna specyfikacja akumulatorów litowo-jonowych i zestawów akumulatorów do telefonów komórkowych”, GB/T 22473-2013 „Ogólne wymagania dotyczące akumulatorów litowo-jonowych i zestawów akumulatorów stosowanych w magazynowaniu energii”, a także jest zgodne z normami międzynarodowymi IEC 61960-1:2017 i IEC 62133-1:2017 i może być używane do standardowych testów laboratoryjnych i fabrycznej kontroli jakości.

Główne scenariusze zastosowania LS5562 sprzęt do testowania akumulatorów to:

1. Kontrola jakości masowej produkcji baterii litowych: szybkie sortowanie konsumenckich baterii litowych i baterii guzikowych przy wyjeździe z fabryki, synchroniczne zbieranie danych o rezystancji wewnętrznej i napięciu, ekranowanie ogniw z zachowaniem kwalifikowanej spójności oraz eliminowanie ogniw z wadami spawalniczymi i wewnętrznymi nieprawidłowościami;
2. Testowanie akumulatorów i pakietów akumulatorów wysokiego napięcia: pomiar rezystancji wewnętrznej i napięcia modułów akumulatorów litowych pojazdów elektrycznych i wieloogniwowych akumulatorów litowych wysokiego napięcia w celu oceny spójności poszczególnych ogniw po montażu;
3. Testowanie akumulatorów magazynujących energię i UPS: ocena degradacji akumulatorów kwasowo-ołowiowych i akumulatorów litowych magazynujących energię, okresowe wykrywanie konieczności obsługi i konserwacji oraz przewidywanie spadku żywotności akumulatorów;
4. Testowanie specjalnych akumulatorów: testowanie rezystancji i napięcia stosów ogniw paliwowych i ogniw paliwowych wodorowych; testowanie rezystancji wewnętrznej szeregu równoważnego ESR superkondensatorów;
5. Badania laboratoryjne i analiza awarii: śledzenie zmian rezystancji wewnętrznej i napięcia podczas cyklu starzenia się baterii, badanie praw rozkładu baterii i diagnozowanie uszkodzonych próbek;
6. Zautomatyzowana integracja systemów: współpraca z automatycznymi mechanizmami sortującymi w celu zbudowania w pełni automatycznych stanowisk testowania akumulatorów, umożliwiających bezobsługową detekcję produktów masowych oraz automatyczne przechowywanie i archiwizację wyników testów.

W rzeczywistej produkcji, jeśli sortowanie opiera się wyłącznie na napięciu, niektóre wadliwe ogniwa o nieprawidłowej rezystancji wewnętrznej, ale prawidłowym napięciu, przejdą do kolejnego procesu; opierając się wyłącznie na rezystancji wewnętrznej, nie można zidentyfikować ogniw przeładowanych lub niedonapięciowych. Sprzęt do testowania akumulatorów musi umożliwiać synchroniczny pomiar rezystancji wewnętrznej i napięcia, a jedynie łączna ocena tych dwóch wymiarów pozwala na uzyskanie niezawodnego ekranowania i ograniczenie ryzyka awarii PACK-ów w dalszej części procesu.

4 kluczowe punkty wyboru i użytkowania sprzętu do testowania akumulatorów

Wybierając sprzęt do testowania akumulatorów, należy kompleksowo uwzględnić maksymalny zakres napięcia, zakres rezystancji wewnętrznej oraz wymagania dotyczące prędkości linii produkcyjnej testowanego akumulatora. W przypadku pojedynczych ogniw lub modułów niskonapięciowych o napięciu do 60 V, LS5562 może obejmować akumulatory mocy od poziomu miliomów do zespołów akumulatorów na poziomie kiloomów; w przypadku modułów akumulatorów wysokiego napięcia, LS5562A Należy wybrać model, który wytrzyma napięcie 300 V DC.

W rzeczywistych testach, chociaż czterozaciskowy sprzęt do testowania akumulatorów prądu przemiennego może wyeliminować rezystancję przewodu, utlenianie, niedostateczne ciśnienie i zanieczyszczenie powierzchni sond mogą powodować niestabilny kontakt. Własna funkcja kontroli styków urządzenia powinna być prawidłowo używana, aby na czas zidentyfikować nieprawidłowości styków. W trybie szybkim EX.FAST, do dokładności pomiaru dochodzą dodatkowe błędy cyfr, dlatego w testach badawczo-rozwojowych zaleca się tryb ŚREDNI lub WOLNY, aby zapewnić dokładność danych. W przypadku stosowania na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, urządzenie powinno być regularnie kalibrowane, a sondy testowe regularnie konserwowane, aby zagwarantować powtarzalność danych w długoterminowych testach partii.

Jednocześnie ten typ sprzętu do testowania akumulatorów wykonuje pomiar rezystancji wewnętrznej prądu przemiennego, który różni się od pomiaru rezystancji wewnętrznej rozładowania prądem stałym. Fizyczne znaczenie tych dwóch parametrów jest różne, dlatego podczas testowania konieczne jest rozróżnienie metod pomiarowych określonych w normach i dopasowanie do odpowiednich warunków testowych.

Wnioski 5

W kontekście wysokiej jakości rozwoju branży nowych baterii energetycznych, sprzęt do testowania akumulatorów jest niezbędnym narzędziem zapewniającym spójność i bezpieczeństwo produktów akumulatorowych. Rezystancja wewnętrzna i napięcie, jako dwa kluczowe wskaźniki akumulatorów, muszą być mierzone synchronicznie, aby w pełni ocenić stan akumulatora. LISUN LS5562 Wysokonapięciowy, precyzyjny tester rezystancji wewnętrznej akumulatorów wykorzystuje czterozaciskową technikę pomiaru prądu przemiennego, charakteryzuje się rozdzielczością rzędu mikroomów, szerokim zakresem działania, dużą szybkością testowania i bogatymi interfejsami komunikacyjnymi. Jest zgodny z wieloma normami krajowymi i międzynarodowymi oraz uwzględnia zarówno badania laboratoryjne i rozwojowe, jak i zautomatyzowane testy na fabrycznej linii produkcyjnej. Może być używany do testowania różnych urządzeń magazynujących energię, takich jak baterie litowe, akumulatory energii, ogniwa paliwowe i superkondensatory.

Wraz z ciągłym rozwojem technologii akumulatorów, akumulatory wysokiego napięcia i dużej pojemności stają się coraz powszechniejsze, co stawia coraz wyższe wymagania dotyczące napięcia wytrzymywanego, dokładności, odporności na zakłócenia i możliwości automatyzacji urządzeń do testowania akumulatorów. Podczas wyboru i zastosowania, specyfikacja urządzenia do testowania akumulatorów powinna być dobierana zgodnie z napięciem, zakresem rezystancji wewnętrznej i scenariuszem zastosowania badanego obiektu, a procedury obsługi powinny być standaryzowane, aby w pełni wykorzystać wartość synchronicznego wykrywania rezystancji wewnętrznej i napięcia, zmniejszyć zagrożenia dla bezpieczeństwa akumulatorów i przyczynić się do poprawy jakości produktów akumulatorowych.