Testador de resistência interna da bateria 20V, 0.01mΩ–31Ω | TOB-HP-3561

Testador de Resistência Interna de Bateria de Precisão TOB-HP-3561 — Medição AC-IR e DC-V para P&D e Produção de Baterias

Visão geral do produto e aplicações ideais

O TOB-HP-3561 é um testador de resistência interna de bateria de precisão que mede simultaneamente a resistência interna AC (AC-IR) e a tensão de circuito aberto DC (DC-V) de uma célula ou pacote de bateria, utilizando um método de medição de quatro fios (Kelvin). Um microprocessador de alto desempenho controla o ciclo de medição, fornecendo leituras rápidas e estáveis em três faixas de resistência selecionáveis (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) e uma única faixa de tensão de 20 V. A medição AC-IR utiliza um sinal de teste de 1 kHz ± 0,2 Hz, uma frequência amplamente adotada em toda a indústria de baterias porque apresenta boa correlação com a resistência ôhmica que determina a queda de tensão de uma célula sob carga.

O esquema de medição de quatro fios separa os cabos que conduzem corrente dos cabos de detecção de tensão, eliminando a contribuição da resistência dos cabos e da resistência de contato do valor medido. Isso é essencial para medir resistências internas tão baixas quanto dezenas de micro-ohms — uma capacidade que um simples ohmímetro de dois fios não pode oferecer. O TOB-HP-3561 alcança uma melhor resolução de 10 µΩ na faixa de 300 mΩ e 1 mV na faixa de tensão de 20 V.

O TOB-HP-3561 é equipado com um LCD TFT colorido de 3,5 polegadas para leitura clara dos dados de medição, um comparador integrado que armazena até 30 registros com classificação de 10 níveis e contagem por categorias, e quatro modos de disparo (interno, manual, externo, automático e barramento) que permitem sua operação independente ou integrada a uma linha de produção automatizada. As interfaces de comunicação incluem RS232, RS485, uma porta LAN opcional e uma porta Handler (I/O) para conexão direta com PLC. O instrumento suporta os protocolos de comunicação SCPI e Modbus.

Ideal para:

1. Fabricantes de células de bateria de íons de lítio que realizam inspeção de 100% de resistência interna e tensão no fim da linha em células cilíndricas, tipo bolsa e prismáticas.
2. Laboratórios de P&D que caracterizam novos materiais de eletrodos e a qualidade da soldagem de abas, acompanhando a evolução do AC-IR durante os ciclos de formação.
3. Fabricantes de supercapacitores que medem ESR (resistência série equivalente), que o TOB-HP-3561 pode testar diretamente usando a função AC-IR.
4. Linhas de montagem de pacotes de bateria onde a resistência interna de células individuais deve ser correspondida antes do agrupamento em série-paralelo.
5. Equipamentos de produção automatizados que exigem um testador rápido equipado com Handler para comunicar sinais de aprovado/reprovado para classificação em linha.

Precisa saber se a faixa de 300 mΩ ou 3 Ω é adequada para a resistência interna típica da sua célula? Entre em contato com nossos engenheiros de medição informando a capacidade nominal e a química da sua célula.

Onde o Testador de Resistência Interna se Encaixa na Produção e no Controle de Qualidade de Baterias

A resistência interna é um dos dois principais parâmetros elétricos que definem a saúde e o desempenho de uma célula de bateria — o outro é a capacidade. Uma resistência interna elevada causa queda excessiva de tensão sob carga, reduz a capacidade de descarga utilizável e gera calor que acelera a degradação. Em um ambiente de produção, cada célula deve ser verificada quanto à resistência interna e à tensão de circuito aberto antes de ser montada em um pacote, pois uma única célula de alta resistência em uma sequência em série limitará o desempenho de toda a sequência e poderá ser levada a sobrecarga ou descarga excessiva pelo BMS.

O TOB-HP-3561 é utilizado em vários pontos de controle de qualidade:

• Inspeção de células recebidas:Fabricantes de células e montadores de pacotes utilizam o testador para verificar se as células recebidas atendem aos limites especificados de resistência interna e tensão. A função comparadora (30 registros, classificação de 10 níveis) pode classificar automaticamente as células em categorias com base nos limites Hi/IN/Lo programados pelo usuário para resistência e tensão.
• Teste pós-formação:Após o primeiro ciclo de carga-descarga (formação), a resistência interna de uma célula está em seu valor inicial de referência. O TOB-HP-3561 registra esse valor, que então serve como referência para acompanhar a degradação durante testes de ciclos ou devoluções de campo.
• Correspondência na montagem de pacotes:Células que serão conectadas em série devem ter resistências internas bem correspondentes para garantir compartilhamento uniforme de corrente e distribuição de temperatura durante ciclos de carga-descarga. A alta velocidade de medição do TOB-HP-3561 (até 66 vezes por segundo no modo Ex.Fast) permite classificação de alto rendimento.
• Verificação da qualidade da soldagem:A medição AC-IR pode detectar uma soldagem inadequada entre aba e folha ou entre aba e tampa: uma soldagem com área de contato insuficiente apresentará uma resistência anormalmente alta. Ao medir a resistência no nível da célula, o TOB-HP-3561 fornece uma verificação rápida e não destrutiva do processo de soldagem.

O método de teste de quatro fios e a frequência de medição de 1 kHz são ambos definidos por padrões da indústria para testes de resistência interna de baterias, garantindo que os resultados sejam comparáveis aos obtidos com instrumentos de outros fabricantes operando nas mesmas condições.

Como o TOB-HP-3561 Mede a Resistência Interna AC e a Tensão DC

O TOB-HP-3561 aplica uma corrente AC conhecida (normalmente 10 mA, 1 mA ou 100 µA dependendo da faixa selecionada) a uma frequência de 1 kHz à bateria em teste, através dos cabos de fonte do clipe Kelvin. A tensão AC que se desenvolve nos terminais da bateria em resposta a essa corrente é medida por um par separado de cabos de detecção, conectados o mais próximo possível dos terminais da bateria. Como o circuito do voltímetro possui impedância de entrada muito alta, praticamente nenhuma corrente flui nos cabos de detecção e, portanto, a queda de tensão causada por qualquer resistência dos cabos ou resistência de contato nesses cabos é zero. A tensão medida dividida pela corrente aplicada fornece a resistência interna AC.

A tensão DC de circuito aberto é medida simultaneamente através dos mesmos cabos de detecção. O instrumento lê o potencial DC entre os terminais positivo e negativo, exibindo-o com resolução de 1 mV.

O microprocessador dentro do TOB-HP-3561 controla toda a sequência de medição: define a faixa de corrente apropriada (automaticamente ou por seleção manual), gera o sinal AC de 1 kHz, digitaliza a resposta de tensão, calcula a resistência e controla o visor TFT de 3,5 polegadas. Os resultados da medição também são transmitidos por qualquer uma das várias interfaces de comunicação para registro de dados ou controle automatizado.

Os principais elementos funcionais do TOB-HP-3561 incluem:

• Conexão de quatro fios (Kelvin):O clipe de teste Kelvin HK9500-11A, fornecido como padrão, leva quatro fios até a bateria: dois para conduzir a corrente de teste e dois para detectar a tensão. Essa configuração elimina o erro de medição causado pela resistência dos cabos de teste e pela resistência de contato nas garras do clipe.
• Três faixas AC-IR com seleção automática ou manual:O instrumento pode selecionar automaticamente a faixa mais adequada, ou o operador pode bloquear uma faixa específica. As faixas abrangem 300 mΩ (melhor resolução de 10 µΩ), 3 Ω (100 µΩ) e 30 Ω (1 mΩ), cobrindo desde uma célula de potência de grande formato com resistência ultrabaixa até uma célula tipo moeda de alta resistência ou uma bateria seca.
• Comparador e classificação:Até 30 registros podem ser armazenados, cada um contendo limites Hi/IN/Lo para resistência e tensão. Uma função de classificação de 10 níveis separa as peças em categorias, e o instrumento fornece um julgamento completo (resultado combinado de resistência e tensão) através do visor, uma luz indicadora, um sinal sonoro e um sinal externo de I/O através da interface Handler.
• Múltiplas opções de disparo e comunicação:O instrumento pode ser acionado internamente, manualmente, por um interruptor externo, automaticamente em um intervalo definido ou através de um comando de barramento. A comunicação com um PC ou PLC é possível através de RS232, RS485, uma porta LAN opcional (usando o protocolo SCPI) ou a porta Handler I/O. Ambos os protocolos SCPI e Modbus são suportados nas interfaces RS232 e RS485, enquanto a porta LAN utiliza SCPI.
• Ampla tolerância de tensão de alimentação:O instrumento opera de CA 100 V a 240 V, 47–63 Hz, e consome menos de 15 VA, tornando-o compatível com sistemas elétricos em todo o mundo.

Principais características de desempenho do TOB-HP-3561

Medição simultânea de AC-IR e DC-V

O TOB-HP-3561 mede a resistência interna e a tensão de circuito aberto em um único ciclo de teste, exibindo ambos os valores no LCD colorido de 3,5 polegadas. Isso acelera o processo de inspeção e garante que ambos os parâmetros sejam registrados para cada célula, o que é essencial para a rastreabilidade na produção de alto volume.

Ampla faixa de medição com três escalas de resistência selecionáveis

As três faixas (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) cobrem todo o espectro de valores de resistência interna de baterias encontrados na prática. Uma célula tipo bolsa EV de grande formato com uma resistência dealgumas centenas de micro-ohms é medida na faixa de 300 mΩ com resolução de 10 µΩ. Uma pequena célula tipo moeda ou uma bateria seca com resistência de vários ohms pode ser medida na faixa de 3 Ω ou 30 Ω. A faixa pode ser definida manualmente ou deixada no modo automático para que o instrumento selecione a escala ideal.

Alta precisão e alta velocidade de medição

Nas faixas de resistência, a precisão básica é de ±0,5 % da leitura ± 0,02 % da escala total (no modo lento). A precisão da tensão é de ±0,05 % ± 0,002 % da escala total. Quatro velocidades de medição estão disponíveis: Lenta (3 leituras/s), Média (10 leituras/s), Rápida (30 leituras/s) e Ex.Rápida (66 leituras/s). No modo Ex.Rápido, uma célula pode ser testada em aproximadamente 15 ms, atendendo às demandas de produtividade de linhas de produção automatizadas.

Comparador abrangente com classificação e saída de E/S

O comparador de 30 grupos pode armazenar limites individuais de aprovação/reprovação para resistência e tensão. A função de classificação em 10 níveis classifica fisicamente as células em compartimentos por meio da porta de E/S do Handler, que emite sinais HI/IN/LO capazes de controlar relés externos ou desviadores. A contagem total de células em cada nível é monitorada pelo instrumento.

Conectividade ampla para integração de automação

A porta de E/S do Handler fornece comunicação direta, isolada galvanicamente, com CLPs e controladores de automação. Para aquisição de dados baseada em PC, estão disponíveis as interfaces RS232, RS485 e LAN opcional. O suporte aos protocolos duplos SCPI/Modbus significa que o TOB-HP-3561 pode ser integrado a sistemas de teste existentes sem alterações de software.

Design compacto, adequado para bancada, com baixo consumo de energia

Com dimensões de 325 mm × 215 mm × 80 mm e peso de 3 kg, o TOB-HP-3561 cabe facilmente em uma bancada de laboratório ou em uma prateleira de um rack de teste de linha de produção. O consumo de energia inferior a 15 VA é insignificante em uma instalação com centenas de instrumentos funcionando continuamente.

Especificações técnicas completas

As tabelas a seguir contêm as especificações exatamente como fornecidas para o TOB-HP-3561.

Resistência interna CA (AC-IR)

Tensão CC (CC-V)

Outras Funções

Configuração padrão

Recomendações Práticas para Testes de Resistência Interna

As recomendações a seguir ajudam os usuários a obter as medições mais precisas e repetíveis com o TOB-HP-3561.

• Integridade da conexão de quatro fios: Certifique-se sempre de que tanto as garras de fonte quanto as garras de detecção do clipe Kelvin façam contato firme com o terminal da bateria. Uma conexão de detecção frouxa fará com que a tensão medida flutue, produzindo uma leitura de resistência instável. Limpe as garras periodicamente para remover sujeira ou oxidação.
• Correção de zero: Antes de iniciar uma sessão de medição, execute o ajuste de zero em curto-circuito na faixa selecionada conectando diretamente os clipes de fonte e detecção entre si (sem uma bateria) e executando a função de zero. Isso compensa qualquer desvio residual nos cabos e no instrumento.
• Seleção da velocidade de medição: Para testes de QC de rotina, a velocidade Média ou Rápida oferece um bom equilíbrio entre produtividade e precisão. Use a velocidade Lenta para medições de referência e para células com resistência interna muito baixa, onde o tempo adicional de estabilização melhora a repetibilidade da medição. Use a velocidade Ex.Rápida somente quando for necessária a produtividade máxima em uma linha automatizada e verifique se a penalidade adicional de precisão (±2 dgt ou ±3 dgt) é aceitável para a aplicação.
• Configuração do comparador: Ao usar o comparador para classificação de aprovação/reprovação, defina os limites de resistência e tensão ligeiramente dentro dos limites de especificação da célula para criar uma margem de segurança que considere a incerteza de medição. O armazenamento de 30 registros permite salvar configurações de teste dedicadas para cada modelo de célula.
• Integração com automação: A porta Handler I/O fornece o handshake de hardware mais rápido para classificação automatizada. Para registro de dados em um PC, RS232 ou LAN são as interfaces preferenciais. Se o instrumento fizer parte de um sistema de teste maior usando Modbus, configure a porta RS232 ou RS485 para o protocolo Modbus.

Perguntas frequentes de engenharia

P1: Por que o TOB-HP-3561 usa uma frequência de teste de 1 kHz em vez de CC para resistência interna?

O sinal CA de 1 kHz separa a resistência puramente ôhmica da bateria (a resistência combinada dos coletores de corrente, das soldas das abas e do eletrólito) dos processos mais lentos e dependentes do tempo, como reações de transferência de carga e difusão. Uma medição CC incluiria essas contribuições mais lentas e forneceria um valor maior e menos reproduzível. A frequência de 1 kHz tornou-se um padrão da indústria, e o valor medido pelo TOB-HP-3561 pode ser comparado diretamente às especificações de folhas de dados da maioria dos fabricantes de células.

P2: O TOB-HP-3561 pode medir a resistência interna de um conjunto de baterias ou apenas de células individuais?

O instrumento pode medir qualquer bateria cuja tensão em circuito aberto seja inferior a 20 V. Uma célula de íon-lítio individual normalmente tem 3,0–4,2 V, portanto o instrumento pode medir conjuntos de aproximadamente 4–5 células em série (um conjunto de lítio 5S teria ~21 V totalmente carregado, aproximando-se do limite). Para conjuntos de tensão mais alta, a tensão excederia a faixa de 20 V e seria necessário outro instrumento. A resistência do próprio conjunto pode ser medida desde que a tensão esteja dentro da faixa.

P3: Com que frequência o TOB-HP-3561 deve ser calibrado e qual procedimento de calibração é recomendado?

O instrumento contém uma referência de precisão e realiza autodiagnósticos internos ao ser ligado. Para ambientes de produção onde a rastreabilidade é obrigatória, recomenda-se uma calibração anual usando um padrão de resistência certificado e um padrão de tensão. A calibração pode ser realizada por um laboratório de calibração certificado. Entre em contato com a TOB caso seja desejado um procedimento de calibração interno.

P4: O instrumento pode ser usado para medir o ESR de supercapacitores?

Sim. A medição CA-IR a 1 kHz é diretamente aplicável ao teste de ESR (resistência série equivalente) de supercapacitores. As faixas de 300 mΩ, 3 Ω e 30 Ω cobrem os valores de ESR da maioria dos supercapacitores comerciais. O instrumento é especificado pelo fabricante como adequado para esta aplicação.

P5: Qual é a diferença entre a porta Handler I/O e as interfaces RS232/RS485/LAN, e quando cada uma deve ser usada?

A porta Handler I/O fornece linhas digitais de E/S dedicadas e de função fixa para saída de aprovação/reprovação (HI/IN/LO), entrada de disparo e handshake de ocupado/pronto. Ela foi projetada para conexão direta a um CLP ou máquina de classificação com latência mínima. As interfaces RS232, RS485 e LAN transmitem todos os dados de medição (valor de resistência, valor de tensão, resultado de julgamento etc.) como pacotes de dados seriais no formato SCPI ou Modbus, permitindo que um PC ou controlador de nível superior registre dados, realize análises estatísticas ou controle remotamente o instrumento. Para classificação simples de aprovado/reprovado, a porta Handler é a mais rápida; para aquisição abrangente de dados, RS232 ou LAN é preferível.

Pronto para adicionar testes rápidos e precisos de resistência interna e tensão de quatro fios à sua produção de baterias ou laboratório de P&D? Solicite uma cotação do TOB-HP-3561 ou entre em contato com nossos engenheiros de medição para discutir a integração com seu sistema de teste automatizado existente e os requisitos de protocolo de comunicação.

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