Système de formation et de classement de cellules cylindriques à lit d'aiguilles 5V6A avec récupération d'énergie

Système de formation et de tri de cellules cylindriques à lit d'aiguilles TOB-INVP-V5C6D6 5V6A avec récupération d'énergie

Présentation du produit et applications idéales

Le TOB-INVP-V5C6D6 est un système de formation et de tri de cellules cylindriques à lit d'aiguilles 5V6A doté d'une architecture à récupération d'énergie. Il est conçu pour la formation contrôlée avec précision (première charge), le tri par capacité et les tests électriques des cellules cylindriques lithium-ion, combinant la précision requise pour une classification fiable des cellules avec une réduction substantielle de la consommation d'énergie par rapport aux systèmes conventionnels à décharge par résistance.

Le système adopte une structure modulaire à deux étages. Le premier étage est un module redresseur à haute efficacité qui convertit le courant alternatif triphasé du secteur en un bus CC régulé avec un facteur de puissance élevé (>0,99 dans les conditions nominales) et une faible distorsion de courant (distorsion harmonique totale du courant d'entrée, THDI, inférieure à 5 %). Le second étage est un banc de modules CC indépendants, chacun contrôlant un canal de cellule unique. Chaque canal est alimenté par sa propre source de courant constant/tension constante, offrant un contrôle indépendant et de haute précision sur chaque cellule testée. Comme l'étage redresseur est partagé tandis que l'étage CC est par canal, l'architecture offre à la fois une flexibilité de configuration et l'isolation électrique nécessaire pour des tests multi-cellules fiables.

Le mécanisme à lit d'aiguilles est la caractéristique déterminante du TOB-INVP-V5C6D6. Chaque cellule est contactée par un assemblage de sondes à trois broches montées sur ressort (composants identiques à trois broches sur les sondes supérieure et inférieure) avec une résistance de contact nominale ne dépassant pas 10 mΩ sur une surface de cellule propre. Le lit d'aiguilles est entraîné par un système pneumatique à double vérin, chaque couche se déplaçant indépendamment, de sorte que l'ensemble du banc de sondes peut être levé et abaissé pour un chargement et un déchargement rapides des cellules. Cette conception est spécifiquement configurée pour les cellules cylindriques 32600 et 32900, qui sont chargées dans un plateau 16×16 (256 cellules par couche). L'armoire abrite trois couches, offrant 768 canaux par armoire.

Pendant le fonctionnement, le TOB-INVP-V5C6D6 décharge les cellules via un onduleur bidirectionnel qui renvoie l'énergie récupérée vers le réseau électrique CA de l'usine. L'efficacité globale de récupération d'énergie dépasse 65 % dans les conditions nominales, et l'efficacité de charge dépasse 70 %, de sorte que le système consomme environ 50 % de l'électricité d'un système conventionnel non régénératif dans les mêmes conditions de test. Comme la puissance de décharge n'est pas dissipée sous forme de chaleur à l'intérieur du laboratoire, la température ambiante de la zone de production est abaissée de 5 à 15 °C, réduisant davantage la charge sur le système de climatisation de l'installation.

Idéal pour :

• Les fabricants de cellules lithium-ion cylindriques effectuant la formation, le tri et les tests électriques de cellules 32600 et 32900 en production à haut volume.
• Les usines de batteries pour véhicules électriques et de stockage d'énergie qui doivent minimiser le coût de l'électricité et la charge thermique associés à l'étape de formation et de tri.
• Les lignes de production pilotes et à petite échelle nécessitant un système modulaire à grand nombre de canaux avec un contrôle indépendant par canal et une programmation de processus flexible.
• Les départements de contrôle qualité qui exigent une traçabilité complète, une intégration de codes-barres et une logique de protection et d'alarme documentée pour un fonctionnement sans surveillance de longue durée.

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Où la formation et le tri s'intègrent dans la production de cellules cylindriques

Dans la chaîne de fabrication d'une cellule lithium-ion cylindrique, l'étape de formation et de tri intervient après l'assemblage de la cellule (bobinage, insertion dans le boîtier, soudage des languettes, remplissage d'électrolyte et scellage du capuchon) et avant que la cellule finie ne soit triée en packs ou expédiée. La séquence est :

• Assemblage de la cellule – Le bobinage est inséré dans le boîtier en acier, les languettes sont soudées, l'électrolyte est rempli et le capuchon est serti.
• Formation (le rôle du TOB-INVP-V5C6D6) – La première charge est appliquée selon un profil courant/tension précisément programmé, formant l'interface électrolyte solide (SEI) sur l'anode et activant la chimie de la cellule.
• Tri – La cellule est déchargée et rechargée pour mesurer sa capacité réelle, son énergie et sa résistance interne. Les cellules sont ensuite triées par bacs de capacité.
• Inspection finale et emballage – Vérification de la tension en circuit ouvert (OCV), inspection visuelle et emballage.

Le TOB-INVP-V5C6D6 effectue à la fois la formation et le classement en un seul cycle de manipulation : la cellule est placée une fois dans le lit d'aiguilles et y reste pendant toute la séquence programmée. Le plateau de 256 cellules est chargé dans chaque couche, le mécanisme à double cylindre abaisse le lit d'aiguilles sur les cellules, et le processus se déroule sans surveillance sous la logique de protection et de surveillance décrite ci-dessous.

Comme chacun des 768 canaux est contrôlé et surveillé indépendamment, une seule cellule présentant une anomalie n'affecte pas le reste du lot. Les paramètres de protection du canal — définis individuellement pour chaque type d'étape (charge CC, charge CV, décharge CC, repos) — mettent fin au test de cette cellule tandis que les canaux restants poursuivent leur programme.

Comment fonctionne le système de formation et de classement à récupération d'énergie

Le TOB-INVP-V5C6D6 utilise une architecture d'alimentation à deux étages et un onduleur bidirectionnel pour récupérer l'énergie libérée lors de la décharge des cellules.

• Flux d'énergie pendant la charge : Le réseau CA triphasé (380 V ± 15 %, 50 Hz ± 10 %) entre dans l'étage redresseur, qui le convertit en un bus CC régulé avec un facteur de puissance supérieur à 0,99 et une distorsion harmonique totale du courant d'entrée inférieure à 5 %. Le module CC de chaque canal puise dans ce bus et régule le courant de charge vers la cellule sous contrôle de courant constant ou de tension constante. L'efficacité de charge dépasse 70 % (mesurée sur le réseau CA 380 V avec la batterie complètement chargée pendant la décharge). L'énergie disponible pour la charge est tirée du réseau ainsi que de l'énergie récupérée des cellules qui se déchargent simultanément.
• Flux d'énergie pendant la décharge : Lorsqu'une cellule est déchargée, le module CC par canal augmente d'abord la tension de la cellule sur le bus CC interne. L'onduleur bidirectionnel convertit ensuite cette énergie CC en CA, la synchronise avec le réseau de l'usine et la réinjecte dans le réseau de distribution CA local. L'énergie récupérée est consommée en priorité par d'autres équipements sur le même bus — y compris les cellules en cours de charge sur d'autres canaux — et tout surplus est renvoyé vers le réseau plus large. L'efficacité globale de récupération d'énergie dépasse 65 % dans les conditions nominales (mesurée sur le réseau CA 380 V avec la batterie complètement chargée pendant la décharge).
• Traitement numérique du signal distribué : Le système traite tous les signaux de mesure et de contrôle au niveau matériel le plus bas plutôt que de transmettre des signaux analogiques bruts sur de longues distances de câbles. Le courant et la tension de chaque canal sont numérisés localement et transmis sous forme de données numériques au contrôleur central. Cette architecture distribuée minimise les interférences électromagnétiques et améliore considérablement la précision de l'échantillonnage et du contrôle.
• Contrôle DSP industriel : Un DSP haute performance de qualité industrielle sert de puce de contrôle principale, fournissant la puissance de traitement et la fiabilité requises pour un système à 768 canaux fonctionnant sans surveillance pendant de longues périodes. Le DSP coordonne les modules CC par canal, l'étage redresseur, l'onduleur bidirectionnel, les actionneurs pneumatiques du lit d'aiguilles et la communication avec l'ordinateur hôte.

Capacités clés du système

1. Architecture modulaire à deux étages avec contrôle indépendant des canaux - L'étage redresseur (partagé) et l'étage du module CC (par canal) séparent les fonctions de conversion CA-CC en vrac de la régulation courant/tension par cellule. Cette conception offre une efficacité de redressement élevée, une faible distorsion du courant d'entrée et un contrôle indépendant de haute précision de chaque canal. Une défaillance dans un module CC n'affecte pas les autres.
2. Économies d'énergie significatives et réduction de la charge thermique de l'usine - Dans les mêmes conditions, la consommation électrique du TOB-INVP-V5C6D6 représente 50 % de celle d'un système conventionnel, et la température ambiante de la zone de production peut être réduite de 5 à 15 °C. Ces deux chiffres sont des conséquences directes du chemin de décharge à récupération d'énergie : au lieu de dissiper l'énergie de décharge sous forme de chaleur dans un banc de résistances, l'onduleur la renvoie vers le réseau. Une température ambiante plus basse réduit également la charge sur le système de climatisation de l'installation, créant ainsi une économie d'énergie cumulée.
3. Faibles harmoniques de réseau (THDI - L'étage redresseur est conçu pour absorber un courant avec une distorsion harmonique totale inférieure à 5 %, bien meilleure que la distorsion produite par les redresseurs de charge conventionnels à thyristors. Cela réduit les interférences avec d'autres équipements sur le réseau de l'usine et peut éviter le besoin de filtres harmoniques externes.
4. Protection logicielle et matérielle multiniveau - Des paramètres et méthodes de protection distincts peuvent être configurés pour chaque type d'étape (charge CC, charge CV, décharge CC, repos, etc.). Si une anomalie survient pendant le test, le canal concerné est immédiatement arrêté. Une large gamme de fonctions de protection est fournie : dépassement des limites de tension/fréquence du réseau, inversion de polarité de la batterie, limites supérieures et inférieures de tension/courant, limites de capacité, surveillance de la température, détection de la position du plateau, pression d'air anormale, alarme incendie et bouton d'arrêt d'urgence. Plusieurs de ces protections déclenchent l'ouverture automatique du lit d'aiguilles et la mise en pause du cycle ; le système peut ensuite reprendre à partir du point d'interruption sans redémarrer tout le processus.
5. 768 canaux par armoire (3 couches × 256 canaux) - Chaque armoire abrite trois couches de lits d'aiguilles, chacune accueillant un plateau de cellules 16×16 (256 cellules), soit un total de 768 canaux par armoire. Un ordinateur hôte peut contrôler jusqu'à six armoires.
6. Fonctionnement sans surveillance avec surveillance complète - Le système est conçu pour un fonctionnement de longue durée sans surveillance. La surveillance de la température est assurée jusqu'à 8 points de détection par couche ; si une surchauffe est détectée, le lit d'aiguilles s'ouvre automatiquement et le cycle se met en pause, la température étant échantillonnée et enregistrée dans l'interface d'exploitation. Une interruption de communication de plus d'une minute met automatiquement les canaux en pause, et le processus reprend une fois la communication rétablie.
7. Programmation flexible des processus et conditions de classement - Le logiciel de contrôle prend en charge les étapes de charge CC, charge CV, charge CC-CV, décharge CC et repos, avec jusqu'à 5000 cycles. Les conditions de classement peuvent être basées sur la capacité (capacité de fin d'étape, capacité de plateforme), le temps (temps de fin d'étape, temps de plateforme), la tension (tension actuelle, tension de fin d'étape) ou le MPV. Des conditions de classement personnalisées peuvent être ajoutées sur demande.
8. Traçabilité complète avec intégration de codes-barres et base de données locale - Les données nécessaires sont écrites dans une base de données locale ; combiné à la fonction de saisie par code-barres, l'historique de chaque cellule peut être tracé. Chaque canal conserve les 5 derniers enregistrements de test, et la fonction de lecture de code-barres permet une récupération directe des données historiques pour un code-barres donné. Les données peuvent être exportées au format Excel.
9. Fonction de pré-test (vérification du contact) - L'opérateur peut définir des paramètres de courant et de temps de charge pour effectuer un test de contact du lit d'aiguilles avant le début du processus principal. Si le nombre de canaux avec un mauvais contact dépasse une limite définie par l'utilisateur, le lit d'aiguilles se soulève automatiquement et le cycle ne se poursuit pas ; sinon, le processus normal commence. Cette fonction évite le gaspillage d'un cycle de formation complet causé par un ou plusieurs canaux ayant un mauvais contact de sonde.
10. Reprise après coupure de courant - Si l'ordinateur ou l'équipement perd soudainement de l'alimentation, le système peut reprendre manuellement le processus à partir de l'état au moment de la perte de puissance lors du prochain démarrage de l'équipement, évitant ainsi la perte d'un lot en cours.

Spécifications techniques complètes

Configuration du produit

Documentation technique et langue du logiciel : chinois et anglais (extensible) ; identification extérieure de la machine en chinois et anglais (extensible).

Volume et poids

Bruit, foudre et classe de protection

Conformité de sécurité

Méthode de refroidissement : refroidissement par air forcé ; 9 ventilateurs par couche ; l'air est extrait par le haut.

Caractéristiques électriques

Paramètres électriques de base

Paramètres de précision

Sondes et plateau

Conditions environnementales

Fonctions et logique de protection

Capacités fonctionnelles de base

Recommandations pratiques d'utilisation et de maintenance

• Alignement du plateau et de la sonde : Assurez-vous que le plateau 16×16 est correctement positionné et aligné avec le lit d'aiguilles avant de l'abaisser. Les ensembles de sondes à trois broches doivent être propres et exempts d'oxyde ou d'huile ; la résistance de contact nominale de 10 mΩ n'est réalisable que sur une surface de cellule propre. Inspectez et nettoyez périodiquement les pointes des sondes.
• Alimentation en air comprimé : Le mécanisme de lit d'aiguilles à double cylindre nécessite une alimentation en air comprimé d'au moins 0,5 MPa. Une alimentation propre, sèche et régulée est essentielle pour un mouvement constant du lit d'aiguilles. Vérifiez quotidiennement la pression de l'air et assurez-vous que la protection contre la pression d'air anormale est activée.
• Connexion au réseau : Le système utilise du courant alternatif triphasé 380 V (5 fils) et est sensible à la tension et à la fréquence du réseau. Vérifiez que l'alimentation secteur se situe dans les plages spécifiées de ±15 % pour la tension et ±10 % pour la fréquence. La logique de protection du système verrouille l'onduleur si le réseau dépasse ces limites ; un redémarrage après mise hors tension est alors nécessaire.
• Environnement ambiant : L'environnement de fonctionnement spécifié est de 23 ± 5 °C, 30–75 % HR et une pression atmosphérique de 750 ± 30 mmHg. Gardez l'armoire dans une zone bien ventilée ; le système de refroidissement à air forcé extrait l'air par le haut, l'espace au-dessus de l'armoire doit donc être dégagé.
• Étalonnage : Le cycle d'étalonnage du courant et de la tension est de 6 mois chacun. L'étalonnage est effectué via un logiciel ; un appareil de mesure de référence certifié est requis. Conservez les enregistrements d'étalonnage à des fins d'audit.
• Sauvegarde des données : Bien que chaque canal conserve les 5 derniers enregistrements de test et que la base de données locale stocke les données de traçabilité nécessaires, il est recommandé de sauvegarder la base de données et les résultats exportés vers Excel sur un lecteur réseau ou un serveur à la fin de chaque quart de production.
• Procédures d'urgence : Familiarisez tous les opérateurs avec le bouton d'arrêt d'urgence. En cas d'alarme incendie, le lit d'aiguilles s'ouvre automatiquement et le cycle se met en pause ; la zone concernée doit être inspectée avant de reprendre.

FAQ technique

Q1 : Quelle est la différence entre l'architecture « récupération d'énergie » du TOB-INVP-V5C6D6 et une armoire de formation conventionnelle ?

Dans une armoire conventionnelle, l'énergie libérée lors de la décharge de la cellule est dissipée sous forme de chaleur dans un banc de résistances. Cela gaspille non seulement l'énergie, mais chauffe également la zone de production, augmentant la charge sur le système de climatisation. Le TOB-INVP-V5C6D6 achemine plutôt l'énergie de décharge via un onduleur bidirectionnel vers le réseau électrique CA de l'usine, où elle est consommée par d'autres charges. Cette architecture réduit la consommation d'électricité à 50 % d'un système conventionnel et abaisse la température ambiante de 5–15 °C dans les mêmes conditions.

Q2 : Combien de cellules une armoire peut-elle traiter par cycle, et combien d'armoires un ordinateur peut-il contrôler ?

Chaque armoire contient 3 couches × 256 canaux = 768 canaux, donc 768 cellules peuvent être traitées simultanément. Un ordinateur hôte peut contrôler jusqu'à 6 armoires, offrant une capacité par ordinateur de 4 608 canaux. La configuration recommandée dépend de la bande passante de communication des données et de la complexité des programmes de processus.

Q3 : Quels types de cellules le TOB-INVP-V5C6D6 peut-il tester ?

La configuration standard est dédiée aux cellules cylindriques 32600 et 32900, utilisant un plateau 16×16 avec un espacement de canal de 45 × 45 mm. La configuration du lit d'aiguilles, du plateau et de la sonde est outillée selon le dessin officiel du client. D'autres formats cylindriques peuvent être pris en charge en fournissant le plateau et l'outillage de sonde correspondants ; contactez TOB avec votre dessin de cellule.

Q4 : Comment fonctionne la fonction de pré-test (vérification de contact) et pourquoi est-elle importante ?

Avant que le processus de formation principal ne commence, l'opérateur peut configurer une courte charge avec un courant et un temps définis. Le système mesure le contact de chaque canal pendant ce pré-test. Si le nombre de canaux avec un mauvais contact (haute résistance) dépasse une limite supérieure définie par l'utilisateur, le lit d'aiguilles se soulève automatiquement et le cycle ne démarre pas. Cela évite qu'un lot de formation complet ne soit gâché par un seul plateau avec des cellules mal alignées ou des sondes sales — une erreur coûteuse qui ne serait découverte qu'après des heures de fonctionnement.

Q5 : Que se passe-t-il si la communication entre l'ordinateur hôte et l'armoire est interrompue pendant un cycle ?

Si l'interruption de communication dure plus d'une minute, les canaux se mettent automatiquement en pause. Une fois la communication rétablie, le processus en cours peut être poursuivi à partir du point d'interruption. En cas de coupure de courant totale, la fonction de reprise après coupure permet à l'opérateur de reprendre manuellement le processus à partir de l'état au moment de la coupure lors du démarrage suivant de l'équipement.

Q6 : Comment la surveillance de la température est-elle répartie et que protège-t-elle ?

Chaque couche du lit d'aiguilles peut être configurée avec jusqu'à 8 points de détection de température. Pendant le fonctionnement, la température est échantillonnée périodiquement, affichée sur l'interface d'utilisation et enregistrée automatiquement. Si une surchauffe est détectée, le lit d'aiguilles s'ouvre automatiquement et le cycle se met en pause. Cela protège à la fois les cellules (qui pourraient être endommagées par une température excessive pendant la formation) et l'équipement (sondes, modules et câblage). Le cycle peut être repris à partir du point d'interruption sans redémarrer tout le processus.

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