Enceinte climatique d'essais de température et d'humidité pour les tests de fiabilité des cellules de batterie

Enceinte d'essai de température et d'humidité - TOB-TH-80C

Espace de travail de 80 L, -40 à +150 °C et 20 à 98 % d'humidité relative, avec chaînes antidéflagrantes, évent de fumée et alarme tricolore pour les essais d'accumulateurs

Aperçu du produit et applications idéales

Une enceinte d'essai de température et d'humidité reproduit le climat qu'un produit rencontrera en service, à une température et une humidité que le laboratoire peut maintenir selon une tolérance déterminée, afin qu'une défaillance puisse être imputée au produit plutôt qu'à la météo. Le TOB-TH-80C est une enceinte de 80 litres pour les accumulateurs, les pièces automobiles, les produits électriques et électroniques, les composants et les matériaux. Il exécute des cycles de haute température, de basse température, de cyclage thermique (haut-bas) et de chaleur humide, soit pour une qualification basée sur des normes, soit pour un criblage de production continu.

Il couvre une plage de -40 à +150 °C et de 20 à 98 % d'humidité relative, avec une température maintenue à ±0,5 °C de fluctuation et ±2,0 °C de déviation, une humidité maintenue à ±2 % d'humidité relative de fluctuation, et un gradient de température ne dépassant pas ±1 °C dans tout l'espace de travail une fois les conditions stabilisées. Le chauffage s'établit en moyenne de 1 à 3 °C par minute et le refroidissement de 0,7 à 1 °C par minute sur toute la plage, tous deux non linéaires et indiqués sans charge.

Ce qui distingue cette armoire d'une enceinte climatique universelle, c'est ce qui se produit lorsqu'un accumulateur présente une défaillance. La porte est équipée de deux chaînes antidéflagrantes, l'enceinte dispose d'un orifice d'évacuation des fumées et d'un voyant d'alarme tricolore sur le panneau, et un orifice d'équilibrage de pression mécanique s'ouvre de lui-même dès que la pression interne atteint sa valeur de consigne, de sorte que l'armoire n'a jamais à supporter l'événement en tant que récipient sous pression étanche. Deux étagères isolées et un unique trou d'essai de 50 mm avec bouchon en silicone et couvercle en acier inoxydable complètent l'espace de travail.

Idéal pour :

• Les fabricants d'accumulateurs et les laboratoires d'essais effectuant des expositions aux hautes et basses températures, des cycles thermiques ou des essais de chaleur humide sur des accumulateurs lithium-ion, sodium-ion et à l'état solide
• La validation de pièces et de modules automobiles, où un composant doit résister au même profil que le véhicule dans lequel il est installé
• Les produits, composants et matériaux électriques et électroniques testés selon les conditions d'essai de type GB/T 2423
• Les groupes de R&D évaluant de nouvelles compositions chimiques pour la perte de capacité, la dégradation de l'interface SEI et le dégagement gazeux lors d'un balayage en température
• Le contrôle qualité à la réception et en cours de fabrication, où le même profil est répété sur chaque lot et où l'enceinte doit le maintenir sans surveillance pendant la nuit
• Les fournisseurs de matériaux, de revêtements et de séparateurs qui ont besoin d'un climat contrôlé plutôt que d'une étuve de paillasse

Il s'agit d'une enceinte à climat constant, et non d'une enceinte de choc thermique. Elle se déplace entre les points de consigne à raison de 1 à 3 °C par minute lors du chauffage et de 0,7 à 1 °C par minute lors du refroidissement, ce qui correspond à la vitesse adéquate pour une phase de qualification et pour la chaleur humide ; il ne s'agit pas d'une machine de transfert d'air à deux zones et elle ne fournira pas la transition de l'ordre de la seconde propre à un essai de choc thermique. Si votre norme exige un transfert rapide entre deux températures fixes, l'appareil d'essai de cyclage thermique pour les tests de sécurité des batteries est l'instrument le plus approprié.

TOB-TH-80C sur la surface d'essai : 650 mm de large, 1650 mm de haut et 1270 mm de profondeur, montée sur quatre roulettes verrouillables.

Indiquez-nous le format de l'accumulateur, la masse de votre charge d'essai et la norme à laquelle vous vous qualifiez, et nous confirmerons le volume de l'enceinte, la disposition des étagères et la configuration du trou d'essai avant votre commande.

Spécifications complètes

Les tableaux ci-dessous présentent l'enceinte telle qu'elle est construite, et non un résumé de catalogue. Les chiffres relatifs à la capacité et aux utilités viennent en premier, puis la température, l'humidité, la construction, et enfin les normes dont sont tirés les profils. Chaque chiffre nominal est indiqué selon les conditions d'essai mentionnées dans le premier tableau — un espace de travail vide, aucun poids de spécimen et aucune charge thermique de spécimen —, car une enceinte qui atteint un point de consigne avec 20 kg d'accumulateurs à l'intérieur et une autre qui l'atteint à vide sont deux machines différentes.

1. Capacité, dimensions et utilités

À l'intérieur de l'espace de travail de 400 mm de large, 500 mm de haut et 400 mm de profondeur : parois en acier inoxydable SUS 304 de 1,0 mm, deux étagères isolées pouvant supporter plus de 20 kg chacune, et le plénum d'alimentation qui achemine l'air vers le bas à travers la charge.

2. Performances en température

3. Performances en humidité

La zone de contrôle de température et d'humidité du TOB-TH-80C : 20 à 98 % HR maintenus sur toute la plage de température utilisable, et non un simple point 85/85.

4. Construction et matériaux

Le panneau de droite porte le contrôleur tactile TFT, les interrupteurs d'alimentation et d'éclairage, le protecteur de surtempérature et le port RS-485 ; les chaînes anti-explosion sont montées à côté, sur le bord de la porte.

5. Normes dont sont issus les profils

Les dimensions hors tout sont approximatives et sont confirmées par rapport au plan final avant l'expédition. Les dimensions intérieures représentent le volume utile net ; prévoir la profondeur du plenum derrière le panneau arrière et le débattement de la porte à l'avant. Les normes énumérées sont les sources de profils citées dans la fiche technique - si votre qualification s'applique à la norme IEC 60068-2-1, -2-2, -2-30 ou à un profil spécifique au client, envoyez-la avec votre demande et nous confirmerons si la chambre la prend en charge.

Composants électriques et mécaniques

Les pièces ci-dessous déterminent combien de temps la chambre reste dans sa plage de tolérance, et la rapidité avec laquelle elle récupère après l'ouverture d'une porte ou un changement de charge. Lorsque la fiche technique nomme une marque, elle est imprimée ; lorsqu'elle ne le fait pas, la cellule est laissée vide plutôt que remplie par une supposition.

Pour répondre aux exigences de livraison, le fournisseur se réserve le droit de remplacer un composant par une pièce de qualité équivalente, à condition que les performances nominales dans les tableaux ci-dessus restent inchangées. Veuillez nous indiquer lors de la demande si votre propre politique de qualification ou de pièces de rechange impose une marque, et cela sera confirmé dans la spécification de la commande.

Pourquoi une cellule défectueuse modifie la spécification de l'enceinte

La plupart des enceintes climatiques sont achetées pour des produits qui échouent poliment : un boîtier en plastique jaunit, un joint de soudure se fissure, un écran s'embue. Une cellule lithium-ion ne s'arrête pas poliment. Au-delà d'une certaine température, elle amorce une chaîne exothermique qui libère de l'électrolyte sous forme de gaz inflammable, et à l'intérieur d'un caisson étanche de 80 litres, ce gaz n'a nulle part où aller. L'armoire devient alors le récipient sous pression, et la porte — le plus grand panneau non soutenu de la machine — devient le point le plus faible. Chaque caractéristique mécanique répertoriée sous la protection contre les explosions existe en raison de cette séquence, et non parce qu'un catalogue avait besoin d'une liste à puces.

Les deux chaînes antidéflagrantes constituent la première couche. Elles retiennent la porte contre une impulsion de pression au lieu de la laisser s'ouvrir brusquement dans la pièce, ce qui fait la différence entre une cellule dégazée et un projectile. L'orifice d'évacuation des fumées est le second : il offre au gaz un chemin de sortie défini hors de l'espace de travail en un point contrôlé plutôt qu'à travers le joint de porte. La lampe tricolore sur le panneau est la troisième, et c'est celle qui compte pour les cycles nocturnes — l'enceinte est généralement sans surveillance lorsqu'une cellule cède, et une lampe lisible de l'autre côté du laboratoire vaut plus qu'un journal d'événements que personne ne surveille.

L'orifice d'équilibrage de pression fonctionne dans l'autre sens, et c'est la caractéristique le plus souvent omise dans une armoire bon marché. Un profil de chaleur humide de 20 °C à 85 °C et de 85 % HR modifie continuellement la pression à l'intérieur de l'espace de travail à mesure que l'air chauffe et que de la vapeur d'eau est injectée. Sans orifice d'équilibrage, le joint de porte absorbe cette charge, et le joint est un élément d'usure : il durcit, prend une déformation permanente, et une enceinte qui a réussi sa validation la première année commence à laisser fuir l'humidité dans les coins la troisième année. L'orifice ici est mécanique et non motorisé, sa pression d'ouverture est réglable sur site et ne nécessite aucun calendrier de maintenance propre.

Le gradient est la valeur à lire attentivement lors de la comparaison des fiches techniques. Les anciennes fiches indiquent un chiffre d'uniformité, pris comme l'écart entre le point le plus chaud et le point le plus froid à un moment donné ; les révisions actuelles des méthodes d'essai l'ont remplacé par un gradient de température, qui compare la température moyenne de deux points quelconques sur une période. Les deux ne sont pas interchangeables, et un fournisseur qui a changé de méthode sans le dire peut donner l'impression d'avoir amélioré une enceinte qui n'a pas changé. Le TOB-TH-80C indique un gradient de ±1 °C ainsi qu'un écart de ±2,0 °C, de sorte que l'écart spatial et le décalage par rapport au point de consigne figurent tous deux sur la page.

Le plafond de +150 °C est présent pour les parties d'une qualification qui ne concernent pas le stockage de cellules. Les fiches techniques des cellules s'arrêtent généralement entre 60 et 85 °C, mais un programme au niveau du module ou du pack comprend souvent une étape de séchage, une cuisson de pré-conditionnement ou la tranche de haute température d'un profil automobile qui dépasse 100 °C. Une enceinte conçue pour 130 °C doit fonctionner à plein régime pour atteindre 120 °C, sans aucune marge restante pour la récupération après l'ouverture d'une porte ; les 20 °C supplémentaires ici constituent une marge de sécurité, pas un argument marketing.

Caractéristiques d'ingénierie clés

• Contrôle sur toute la plage, pas de zone morte aux extrémités. -40 à +150 °C et 20 à 98 % HR sont indiqués comme contrôlables sur l'ensemble de la plage, avec une précision de contrôle réglable de ±0,1 °C et ±0,1 % HR, plutôt que comme une bande étroite au milieu de la plage.
• Commutation sans contact sur la chaleur et l'humidité. Le régulateur pilote à la fois le radiateur et l'humidificateur via des relais statiques SSR. Il n'y a pas d'arc de contacteur à chaque cycle de commutation, ce qui importe pour un profil qui module pendant des jours, et la résolution de commutation est suffisamment fine pour maintenir une fluctuation de ±0,1 °C plutôt que de osciller autour du point de consigne.
• Évaporateur à film hydrophile pour la déshumidification. La déshumidification se fait par refroidissement, et non par déshydratant : l'air passe sur un évaporateur en dessous de son point de rosée et l'eau précipite. Le bloc d'ailettes porte un revêtement hydrophile, de sorte que le condensat s'écoule au lieu de combler les espaces entre les ailettes, ce qui est le cas où un serpentin en aluminium ordinaire perd de son efficacité à mesure que les espaces se remplissent.
• Volume d'air variable, pas de ventilateur fixe. L'alimentation provient d'un plénum supérieur traversant la charge vers le bas, avec un retour en bas, et la vitesse de la turbine est réglée par un entraînement à fréquence contrôlé par le régulateur. Le volume d'air est donc un paramètre qui peut être adapté à la densité de remplissage de l'espace de travail, ce qui constitue le levier pratique sur le gradient.
• Isolation en PU de 100 mm et fenêtre chauffante. La construction de la paroi est de 100 mm de polyuréthane expansé entre une doublure en SUS 304 de 1,0 mm et une coque en acier peint par poudrage. La fenêtre d'observation est en verre sous vide multicouche avec chauffage électrique qui s'ajuste automatiquement, de sorte qu'elle reste claire à -40 °C et à 85 % HR au lieu de givrer à l'intérieur ou de condenser à l'extérieur.
• Deux dispositifs de surchauffe indépendants. Le régulateur a sa propre limite, et un protecteur de température réglable séparé coupe le radiateur de manière indépendante. Un dispositif protège le profil ; l'autre protège l'échantillon lorsque le régulateur se trompe de lecture.
• La qualité de l'eau est une entrée spécifiée, et non une simple réflexion après coup. L'humidificateur demande de l'eau avec une résistance d'isolement supérieure à 50 MΩ, et le réservoir de 20 L dispose d'une jauge de niveau et d'une alarme de niveau bas avec remplissage automatique. Le tartre et la conductivité sont les deux modes de panne qui transforment une spécification d'humidité en appel de service.

Recommandations d'utilisation, maintenance et sécurité

1. Avant et pendant un cycle

1. Vérifiez d'abord l'eau. Remplissez le réservoir de 20 L avec de l'eau pure ou de l'eau du robinet purifiée, confirmez que la jauge de niveau indique une valeur supérieure à la ligne de niveau bas, et confirmez que l'alimentation répond à la résistance d'isolement de 50 MΩ demandée par l'humidificateur. L'alarme de niveau bas protège le radiateur, pas l'expérience.
2. Chargez jusqu'à la limite indiquée : maintenez l'échantillon dans les 2/5 du volume intérieur et dans les 2/5 de toute surface de rayonnage. Au-delà, l'air ne peut pas circuler comme prévu et le gradient de ±1 °C n'est plus la valeur que vous cherchez à atteindre.
3. Faites passer les fils des capteurs et les câbles d'alimentation par le trou de test de 50 mm, puis remettez en place le bouchon en silicone et le couvercle en acier inoxydable. Un trou de test ouvert constitue une fuite d'humidité permanente et se manifestera par une déviation de l'humidité bien avant que quelqu'un n'en trouve la cause.
4. Réglez le protecteur de surchauffe indépendant au-dessus du maximum du profil et en dessous de la température à laquelle l'échantillon est endommagé. Il s'agit d'un dispositif distinct du régulateur, et le régler sur la même valeur que la consigne annule la redondance.
5. Laissez l'enceinte se stabiliser avant de démarrer le chronomètre de maintien. La fluctuation, la déviation et le gradient sont tous indiqués après la stabilisation ; un minuteur démarré au moment de la saisie de la consigne mesure la descente en température, et non l'essai.
6. Enregistrez les conditions de la pièce. Les caractéristiques supposent 5 à 30 °C et 10 à 85 % d'humidité relative autour de l'enceinte, et une enceinte refroidie par air dans une pièce à 35 °C n'atteindra pas sa vitesse de refroidissement annoncée.

2. Maintenance et sécurité

• Humidificateur. Vidangez-le et nettoyez-le selon un calendrier fixe. Le tartre est la cause habituelle d'une réponse d'humidité qui ralentit mois après mois, et il est visible bien avant de devenir un code de défaut.
• Réservoir d'eau et alimentation. Remplissez avec la qualité d'eau spécifiée et ne laissez pas le réservoir vide pendant de longues périodes. Un réservoir vide avec l'humidificateur activé est exactement ce pour quoi la protection contre le manque d'eau existe.
• Condenseur. Maintenez les ailettes du condenseur refroidi par air exemptes de poussière. Un condenseur obstrué se manifeste d'abord par un temps de refroidissement plus long et seulement plus tard par un déclenchement haute pression.
• Joint de porte. Essuyez le joint en silicone et le cadre de porte, et vérifiez l'absence de durcissement ou de déformation aux coins. Un joint qui fuit entraîne une perte d'humidité et fait travailler l'orifice d'équilibrage de pression à chaque cycle.
• Trou de test et orifice d'équilibrage de pression. Confirmez que le bouchon est en place après chaque essai et vérifiez que l'orifice d'équilibrage s'ouvre librement. Il est mécanique et non motorisé, ce qui signifie également que rien ne signale s'il se bloque.
• Roulettes et mise à niveau. Bloquez les quatre roulettes avant un essai. Une enceinte qui peut rouler est une enceinte qui peut déplacer un joint de porte hors de l'alignement.
• Après un événement de cellule. N'ouvrez pas la porte immédiatement. Laissez l'enceinte ventiler par l'orifice d'évacuation des fumées, confirmez l'état du voyant du panneau et le journal du régulateur, puis ouvrez avec la pièce ventilée et l'EPI approprié. Traitez le résidu comme un matériau contaminé, et non comme un échantillon défectueux.

Deux instruments se trouvent généralement à côté de cette enceinte dans une ligne de sécurité de cellules : le TOB-8102 temperature control battery short circuit tester pour le cas d'abus électrique, et le TOB-SKT-10 battery mechanical shock tester pour le cas mécanique. Ensemble, ils couvrent les trois catégories d'abus que la plupart des programmes de qualification de cellules exécutent avant qu'une conception ne soit validée.

FAQ technique

Q1 : Les fiches techniques des cellules s'arrêtent généralement à 60 ou 85 °C. Pourquoi payer pour +150 °C ?

Parce que l'enceinte est rarement utilisée à son maximum, et c'est bien là le point. Une enceinte conçue pour 130 °C à laquelle on demande de maintenir 120 °C fonctionne à sa limite, sans aucune réserve pour récupérer après une ouverture de porte, et avec une descente en température plus longue avant chaque palier de haute température. La marge de 20 °C est ce qui permet à la même unité d'exécuter également une étape de séchage, une cuisson de pré-conditionnement ou la partie haute température d'un profil de module ou automobile qui dépasse 100 °C. Si votre programme ne dépasse jamais 85 °C, le plafond n'est pas la raison d'acheter cette enceinte - la protection contre les explosions et le gradient le sont.

Q2 : Il n'y a qu'un seul trou de test de 50 mm. Est-ce suffisant pour mon câblage ?

Un seul port de 50 mm peut accueillir un faisceau réaliste de thermocouples, de fils de mesure et de câbles de charge, à condition que le faisceau soit assemblé comme un tout avec un presse-étoupe étanche plutôt que d'être passé en vrac. Si votre installation nécessite des traversées d'alimentation et de mesure séparées, signalez-le lors de la demande : le nombre de ports est fixe sur la fiche technique et l'ajout d'un deuxième port relève de la fabrication, et non d'une modification sur site. Le bouchon et le couvercle en acier inoxydable sont fournis de série avec le port unique.

Q3 : L'ancienne fiche parlait d'uniformité. Celle-ci parle de gradient. Lequel est le meilleur ?

Aucun n'est meilleur ; ils mesurent des choses différentes et la révision de la méthode d'essai a modifié la définition. L'uniformité comparait le point le plus chaud et le point le plus froid à un moment donné, ce qui est sensible à l'emplacement du capteur et à la date de la dernière ouverture de la porte. Le gradient compare les températures moyennes de deux points quelconques sur une période, ce qui est suffisamment stable pour comparer une enceinte à une autre. Le piège est une fiche technique qui modifie discrètement la méthode pour donner l'impression d'une amélioration. Ici, le gradient est de ±1 °C et la déviation est de ±2,0 °C, tous deux indiqués, de sorte que vous pouvez appliquer les chiffres à la définition utilisée par votre propre norme.

Q4 : Peut-elle maintenir 85 °C / 85 % d'humidité relative pendant des semaines ?

85 °C et 85 % d'humidité relative se trouvent à l'intérieur des deux plages nominales, 20 à 98 % d'humidité relative et -40 à +150 °C, et la déviation de l'humidité à ce point est annoncée à ≤ +2 / -3 % d'humidité relative, ce qui correspond à la plus stricte des deux bandes. Ce qui détermine si elle peut maintenir ces conditions pendant des semaines n'est pas la spécification mais l'eau : le réservoir doit être rempli d'eau à la qualité spécifiée, l'humidificateur doit rester exempt de tartre et la pièce doit rester entre 5 et 30 °C et 10 à 85 % d'humidité relative. Les essais de chaleur humide prolongés relèvent de la question des consommables et de la maintenance, et non de la capacité.

Q5 : Que se passe-t-il réellement si une cellule évacue des gaz à l'intérieur de l'enceinte ?

Le gaz s'échappe de la cellule, la pression dans l'espace de travail augmente, l'orifice d'équilibrage mécanique s'ouvre à sa pression de consigne et l'orifice d'évacuation des fumées offre au gaz une trajectoire définie vers l'extérieur. Les deux chaînes antidéflagrantes maintiennent la porte au lieu de laisser l'impulsion de pression l'ouvrir brusquement. Le voyant tricolore sur le panneau signale l'événement à la pièce, et le protecteur de surchauffe indépendant coupe le chauffage si le dégagement élève également la température. L'enceinte est conçue pour contenir l'événement et rester opérationnelle, et non pour servir de récipient sous pression ou de banc d'essai au feu - si votre protocole exige un système d'extinction d'incendie ou un épurateur de gaz, il s'agit d'une spécification différente qui doit être soulevée avant la commande.

Q6 : Ai-je besoin de l'option LAN, ou le RS-485 est-il suffisant ?

Le RS-485 suffit pour relier une enceinte à un seul PC ou à un enregistreur de données de laboratoire, et c'est l'interface standard sur le panneau. Le LAN est l'option à choisir lorsque l'enceinte doit être connectée à un réseau partagé avec plusieurs instruments, lorsque le profil et le journal doivent aboutir dans un système central sans PC dédié, ou lorsque l'unité est suffisamment éloignée pour que quelqu'un veuille la consulter sans avoir à s'y rendre à pied. Décidez-le au moment de la commande - l'interface est spécifiée avec le régulateur, et une modification ultérieure implique de changer le panneau.

Envoyez-nous le format de la cellule, la charge que vous comptez placer à l'intérieur des 80 litres, ainsi que la norme ou le profil client que vous qualifiez, et nous vous indiquerons si la disposition des étagères et le trou de test unique suffisent, ou si la construction nécessite un second port avant de quitter l'usine.

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

Révisé par : Science Wang, Six Sigma Black Belt, Lignes de batteries | Dernière mise à jour : 2023-10-23