Testeur de résistance interne de batterie 20 V, 0,01 mΩ–31 Ω | TOB-HP-3561

Testeur de résistance interne de batterie de précision TOB-HP-3561 — Mesure AC-IR et DC-V pour la R&D et la production de batteries

Présentation du produit et applications idéales

Le TOB-HP-3561 est un testeur de résistance interne de batterie de précision qui mesure simultanément la résistance interne AC (AC-IR) et la tension en circuit ouvert DC (DC-V) d'une cellule ou d'un pack de batteries, en utilisant une méthode de mesure à quatre fils (Kelvin). Un microprocesseur haute performance contrôle le cycle de mesure, fournissant des lectures rapides et stables sur trois plages de résistance sélectionnables (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) et une seule plage de tension de 20 V. La mesure AC-IR utilise un signal de test de 1 kHz ± 0,2 Hz, une fréquence largement adoptée dans l'industrie des batteries car elle présente une bonne corrélation avec la résistance ohmique qui régit la chute de tension d'une cellule sous charge.

Le schéma de mesure à quatre fils sépare les fils transportant le courant des fils de détection de tension, éliminant la contribution de la résistance des fils et de la résistance de contact dans la valeur mesurée. Cela est essentiel pour mesurer des résistances internes aussi faibles que quelques dizaines de micro-ohms — une capacité qu'un simple ohmmètre à deux fils ne peut pas fournir. Le TOB-HP-3561 atteint une meilleure résolution de 10 µΩ sur la plage 300 mΩ et de 1 mV sur la plage de tension 20 V.

Le TOB-HP-3561 est équipé d'un écran LCD TFT couleur de 3,5 pouces pour une lecture claire des données de mesure, d'un comparateur intégré pouvant stocker jusqu'à 30 enregistrements avec un tri sur 10 niveaux et un comptage par lots, ainsi que de quatre modes de déclenchement (interne, manuel, externe, automatique et bus) lui permettant de fonctionner de manière autonome ou d'être intégré dans une ligne de production automatisée. Les interfaces de communication comprennent RS232, RS485, un port LAN en option et un port Handler (E/S) pour une connexion directe à un automate PLC. L'instrument prend en charge les protocoles de communication SCPI et Modbus.

Idéal pour :

1. Les fabricants de cellules de batteries lithium-ion effectuant un contrôle à 100 % de la résistance interne et de la tension en fin de ligne sur des cellules cylindriques, poche et prismatiques.
2. Les laboratoires de R&D caractérisant de nouveaux matériaux d'électrodes et la qualité du soudage des languettes en suivant l'évolution de l'AC-IR pendant les cycles de formation.
3. Les fabricants de supercondensateurs mesurant l'ESR (résistance série équivalente), que le TOB-HP-3561 peut tester directement à l'aide de la fonction AC-IR.
4. Les lignes d'assemblage de packs de batteries où la résistance interne des cellules individuelles doit être appariée avant le regroupement série-parallèle.
5. Les équipements de production automatisés nécessitant un testeur rapide équipé d'un Handler pour communiquer des signaux réussite/échec destinés au tri en ligne.

Vous devez savoir si la plage 300 mΩ ou 3 Ω convient à la résistance interne typique de votre cellule ? Contactez nos ingénieurs en mesure avec la capacité nominale et la chimie de votre cellule.

Rôle du testeur de résistance interne dans la production et le contrôle qualité des batteries

La résistance interne est l'un des deux principaux paramètres électriques qui définissent l'état de santé et les performances d'une cellule de batterie — l'autre étant la capacité. Une résistance interne élevée provoque une chute de tension excessive sous charge, réduit la capacité de décharge utilisable et génère de la chaleur qui accélère la dégradation. Dans un environnement de production, chaque cellule doit être vérifiée pour sa résistance interne et sa tension en circuit ouvert avant d'être assemblée dans un pack, car une seule cellule à haute résistance dans une chaîne en série limitera les performances de toute la chaîne et peut être soumise à une surcharge ou une décharge excessive par le BMS.

Le TOB-HP-3561 est utilisé à plusieurs points de contrôle qualité :

• Inspection des cellules entrantes :Les fabricants de cellules et les assembleurs de packs utilisent le testeur pour vérifier que les cellules entrantes respectent les limites spécifiées de résistance interne et de tension. La fonction comparateur (30 enregistrements, tri sur 10 niveaux) peut classer automatiquement les cellules en catégories selon des seuils Hi/IN/Lo programmés par l'utilisateur pour la résistance et la tension.
• Test après formation :Après le premier cycle de charge-décharge (formation), la résistance interne d'une cellule atteint sa valeur de référence initiale. Le TOB-HP-3561 enregistre cette valeur, qui sert ensuite de référence pour suivre la dégradation pendant les tests de cyclage ou les retours terrain.
• Appariement lors de l'assemblage des packs :Les cellules qui seront connectées en série doivent avoir une résistance interne étroitement similaire afin d'assurer un partage uniforme du courant et une distribution homogène de la température pendant les cycles de charge-décharge. La vitesse de mesure élevée du TOB-HP-3561 (jusqu'à 66 fois par seconde en mode Ex.Fast) permet un tri à haut débit.
• Vérification de la qualité des soudures :La mesure AC-IR peut détecter une mauvaise soudure entre languette et feuille métallique ou entre languette et capuchon : une soudure avec une surface de contact insuffisante présente une résistance anormalement élevée. En mesurant la résistance au niveau de la cellule, le TOB-HP-3561 fournit un contrôle rapide et non destructif du processus de soudage.

La méthode de test à quatre fils et la fréquence de mesure de 1 kHz sont toutes deux prescrites par les normes industrielles pour les tests de résistance interne des batteries, garantissant que les résultats sont comparables à ceux obtenus avec des instruments d'autres fabricants fonctionnant dans les mêmes conditions.

Comment le TOB-HP-3561 mesure la résistance interne AC et la tension DC

Le TOB-HP-3561 applique un courant AC connu (généralement 10 mA, 1 mA ou 100 µA selon la plage sélectionnée) à une fréquence de 1 kHz à la batterie testée, par les fils de source de la pince Kelvin. La tension AC qui se développe aux bornes de la batterie en réponse à ce courant est mesurée par une paire distincte de fils de détection, connectés aussi près que possible des bornes de la batterie. Comme le circuit voltmètre possède une très haute impédance d'entrée, pratiquement aucun courant ne circule dans les fils de détection, et donc la chute de tension due à toute résistance de fil ou résistance de contact dans ces fils est nulle. La tension mesurée divisée par le courant appliqué donne la résistance interne AC.

La tension DC en circuit ouvert est mesurée simultanément par les mêmes fils de détection. L'instrument lit le potentiel DC entre les bornes positive et négative, en l'affichant avec une résolution de 1 mV.

Le microprocesseur à l'intérieur du TOB-HP-3561 contrôle toute la séquence de mesure : il définit la plage de courant appropriée (automatiquement ou par sélection manuelle), génère le signal AC de 1 kHz, numérise la réponse en tension, calcule la résistance et commande l'écran TFT de 3,5 pouces. Les résultats de mesure sont également transmis via l'une des nombreuses interfaces de communication pour l'enregistrement des données ou le contrôle automatisé.

Les principaux éléments fonctionnels du TOB-HP-3561 comprennent :

• Connexion à quatre fils (Kelvin) :La pince de test Kelvin HK9500-11A, fournie en standard, apporte quatre fils à la batterie : deux pour transporter le courant de test et deux pour détecter la tension. Cette configuration élimine l'erreur de mesure causée par la résistance des câbles de test et la résistance de contact au niveau des mâchoires de la pince.
• Trois plages AC-IR avec sélection automatique ou manuelle :L'instrument peut sélectionner automatiquement la plage la plus appropriée, ou l'opérateur peut verrouiller une plage spécifique. Les plages couvrent 300 mΩ (meilleure résolution 10 µΩ), 3 Ω (100 µΩ) et 30 Ω (1 mΩ), couvrant tout, depuis une cellule de puissance grand format à ultra-faible résistance jusqu'à une pile bouton ou une pile sèche à résistance élevée.
• Comparateur et tri :Jusqu'à 30 enregistrements peuvent être stockés, chacun contenant des seuils Hi/IN/Lo pour la résistance et la tension. Une fonction de tri sur 10 niveaux classe les pièces en catégories, et l'instrument fournit un jugement complet (résultat combiné résistance et tension) via l'écran, un voyant lumineux, un buzzer sonore et un signal E/S externe via l'interface Handler.
• Options multiples de déclenchement et de communication :L'instrument peut être déclenché en interne, manuellement, via un commutateur externe, automatiquement à un intervalle défini ou par une commande bus. La communication avec un PC ou un PLC est possible via RS232, RS485, un port LAN en option (utilisant le protocole SCPI) ou le port E/S Handler. Les protocoles SCPI et Modbus sont pris en charge sur les interfaces RS232 et RS485, tandis que le port LAN utilise SCPI.
• Large tolérance de tension d'alimentation : L'instrument fonctionne de 100 V CA à 240 V CA, 47–63 Hz, et consomme moins de 15 VA, ce qui le rend compatible avec les systèmes électriques du monde entier.

Caractéristiques clés de performance du TOB-HP-3561

Mesure simultanée de l'AC-IR et de la DC-V

Le TOB-HP-3561 mesure la résistance interne et la tension en circuit ouvert en un seul cycle de test, affichant les deux valeurs sur l'écran LCD couleur de 3,5 pouces. Cela accélère le processus d'inspection et garantit que les deux paramètres sont enregistrés pour chaque cellule, ce qui est essentiel pour la traçabilité dans la production à grand volume.

Large plage de mesure avec trois échelles de résistance sélectionnables

Les trois plages (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) couvrent l'ensemble des valeurs de résistance interne des batteries rencontrées en pratique. Une grande cellule EV en poche avec une résistance dequelques centaines de micro-ohms est mesurée sur la plage de 300 mΩ avec une résolution de 10 µΩ. Une petite pile bouton ou une batterie sèche avec une résistance de plusieurs ohms peut être mesurée sur la plage de 3 Ω ou 30 Ω. La plage peut être réglée manuellement ou laissée en mode automatique pour que l'instrument sélectionne l'échelle optimale.

Grande précision et vitesse de mesure élevée

Sur les plages de résistance, la précision de base est de ±0,5 % de la lecture ± 0,02 % de la pleine échelle (en mode lent). La précision de tension est de ±0,05 % ± 0,002 % de la pleine échelle. Quatre vitesses de mesure sont disponibles : Lent (3 lectures/s), Moyen (10 lectures/s), Rapide (30 lectures/s) et Ex.Fast (66 lectures/s). En mode Ex.Fast, une cellule peut être testée en environ 15 ms, répondant aux exigences de débit des lignes de production automatisées.

Comparateur complet avec tri par classes et sortie E/S

Le comparateur à 30 groupes peut mémoriser des limites individuelles de réussite/échec pour la résistance et la tension. La fonction de tri à 10 niveaux classe physiquement les cellules dans des bacs via le port Handler I/O, qui émet des signaux HI/IN/LO pouvant commander des relais ou des déviateurs externes. Le nombre total de cellules dans chaque niveau est suivi par l'instrument.

Connectivité étendue pour l'intégration à l'automatisation

Le port Handler I/O fournit une communication directe à isolation galvanique avec les automates et les contrôleurs d'automatisation. Pour l'acquisition de données sur PC, les interfaces RS232, RS485 et LAN en option sont disponibles. La prise en charge des protocoles doubles SCPI/Modbus signifie que le TOB-HP-3561 peut être intégré dans des systèmes de test existants sans modification logicielle.

Conception compacte adaptée au banc avec faible consommation d'énergie

Avec des dimensions de 325 mm × 215 mm × 80 mm et un poids de 3 kg, le TOB-HP-3561 s'installe facilement sur un banc de laboratoire ou sur une étagère d'un rack de test de ligne de production. La consommation d'énergie inférieure à 15 VA est négligeable dans une installation comptant des centaines d'instruments fonctionnant en continu.

Spécifications techniques complètes

Les tableaux suivants contiennent les spécifications exactement telles qu'elles sont fournies pour le TOB-HP-3561.

Résistance interne AC (AC-IR)

Tension continue (DC-V)

Autres fonctions

Configuration standard

Recommandations pratiques pour les tests de résistance interne

Les recommandations suivantes aident les utilisateurs à obtenir les mesures les plus précises et reproductibles avec le TOB-HP-3561.

• Intégrité de la connexion à quatre fils :Assurez-vous toujours que les deux mâchoires, source et mesure, de la pince Kelvin établissent un contact ferme avec la borne de la batterie. Une connexion de mesure desserrée entraînera une fluctuation de la tension mesurée, produisant une lecture de résistance instable. Nettoyez périodiquement les mâchoires pour éliminer la saleté ou l’oxydation.
• Correction du zéro :Avant de commencer une session de mesure, effectuez une mise à zéro par court-circuit sur la plage sélectionnée en connectant directement les pinces source et mesure ensemble (sans batterie) et en exécutant la fonction zéro. Cela compense tout décalage résiduel dans les câbles et l’instrument.
• Sélection de la vitesse de mesure :Pour les tests QC de routine, la vitesse Moyenne ou Rapide offre un bon équilibre entre le débit et la précision. Utilisez la vitesse Lente pour les mesures de référence et pour les cellules ayant une très faible résistance interne, lorsque le temps de stabilisation supplémentaire améliore la répétabilité des mesures. Utilisez la vitesse Ex.Rapide uniquement lorsque le débit maximal est requis sur une ligne automatisée, et vérifiez que la pénalité de précision supplémentaire (±2 dgt ou ±3 dgt) est acceptable pour l’application.
• Configuration du comparateur :Lors de l’utilisation du comparateur pour le tri réussite/échec, définissez les limites de résistance et de tension légèrement à l’intérieur des limites de spécification de la cellule afin de créer une bande de garde tenant compte de l’incertitude de mesure. Le stockage de 30 enregistrements permet de sauvegarder des configurations de test dédiées pour chaque modèle de cellule.
• Intégration avec l’automatisation :Le port Handler I/O fournit la liaison matérielle la plus rapide pour le tri automatisé. Pour l’enregistrement des données sur un PC, RS232 ou LAN sont les interfaces privilégiées. Si l’instrument fait partie d’un système de test plus vaste utilisant Modbus, configurez le port RS232 ou RS485 pour le protocole Modbus.

FAQ d’ingénierie

Q1 : Pourquoi le TOB-HP-3561 utilise-t-il une fréquence de test de 1 kHz au lieu du courant continu pour la résistance interne ?

Le signal CA de 1 kHz sépare la résistance purement ohmique de la batterie (la résistance combinée des collecteurs de courant, des soudures des languettes et de l’électrolyte) des processus plus lents dépendant du temps, tels que les réactions de transfert de charge et la diffusion. Une mesure en courant continu inclurait ces contributions plus lentes et donnerait une valeur plus élevée et moins reproductible. La fréquence de 1 kHz est devenue une norme industrielle, et la valeur mesurée par le TOB-HP-3561 peut être directement comparée aux spécifications des fiches techniques de la plupart des fabricants de cellules.

Q2 : Le TOB-HP-3561 peut-il mesurer la résistance interne d’un pack batterie, ou uniquement de cellules individuelles ?

L’instrument peut mesurer toute batterie dont la tension à circuit ouvert est inférieure à 20 V. Une cellule lithium-ion unique est généralement de 3,0–4,2 V, l’instrument peut donc mesurer des packs jusqu’à environ 4–5 cellules en série (un pack lithium 5S serait d’environ 21 V complètement chargé, proche de la limite). Pour les packs à tension plus élevée, la tension dépasserait la plage de 20 V et un autre instrument serait nécessaire. La résistance du pack lui-même peut être mesurée à condition que la tension soit dans la plage autorisée.

Q3 : À quelle fréquence le TOB-HP-3561 doit-il être étalonné, et quelle procédure d’étalonnage est recommandée ?

L’instrument contient une référence de précision et effectue des autodiagnostics internes à la mise sous tension. Pour les environnements de production où la traçabilité est obligatoire, un étalonnage annuel utilisant un étalon de résistance certifié et un étalon de tension est recommandé. L’étalonnage peut être effectué par un laboratoire d’étalonnage certifié. Contactez TOB si une procédure d’étalonnage interne est souhaitée.

Q4 : L’instrument peut-il être utilisé pour mesurer l’ESR des supercondensateurs ?

Oui. La mesure AC-IR à 1 kHz est directement applicable aux tests d’ESR (résistance série équivalente) des supercondensateurs. Les plages de 300 mΩ, 3 Ω et 30 Ω couvrent les valeurs d’ESR de la plupart des supercondensateurs commerciaux. L’instrument est spécifié par le fabricant comme adapté à cette application.

Q5 : Quelle est la différence entre le port Handler I/O et les interfaces RS232/RS485/LAN, et quand faut-il utiliser chacune ?

Le port Handler I/O fournit des lignes d’E/S numériques dédiées à fonction fixe pour la sortie réussite/échec (HI/IN/LO), l’entrée de déclenchement et la synchronisation occupé/prêt. Il est conçu pour une connexion directe à un automate programmable industriel ou une machine de tri avec une latence minimale. Les interfaces RS232, RS485 et LAN transmettent toutes les données de mesure (valeur de résistance, valeur de tension, résultat de jugement, etc.) sous forme de paquets de données série au format SCPI ou Modbus, permettant à un PC ou à un contrôleur de niveau supérieur d’enregistrer les données, d’effectuer une analyse statistique ou de contrôler l’instrument à distance. Pour un tri simple réussite/échec, le port Handler est le plus rapide ; pour une acquisition complète des données, RS232 ou LAN est privilégié.

Prêt à ajouter des tests rapides et précis de résistance interne et de tension à quatre fils à votre production de batteries ou à votre laboratoire de R&D ? Demandez un devis pour le TOB-HP-3561 ou contactez nos ingénieurs en mesure pour discuter de l’intégration avec votre système de test automatisé existant et de vos exigences en matière de protocole de communication.

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