Recherche sur les équipements de test de batteries pour la détection synchrone de la résistance interne et de la tension des batteries

Résumé:

Avec le développement rapide des véhicules à énergies nouvelles, des centrales de stockage d'énergie et de l'industrie des batteries lithium-ion grand public, la sécurité, la fiabilité et l'évaluation de la durée de vie des cellules et des packs de batteries sont devenues des préoccupations majeures pour le secteur. La résistance interne et la tension continue sont les deux principaux paramètres caractérisant l'état de santé d'une batterie. Équipement de test de batterie permet l'acquisition synchrone des données de résistance et de tension de la batterie, réalisant ainsi des tests lors du tri en production, de la R&D en laboratoire, du contrôle en exploitation et maintenance, et dans d'autres contextes. L'accent est mis sur… LISUN LS5562 Cet article analyse les principes techniques, les paramètres clés, la conformité aux normes et les scénarios d'application technique des testeurs de résistance interne de batteries haute tension et haute précision, compare les indicateurs techniques des mêmes séries de produits et discute de la valeur pratique des équipements de test de batteries haute tension dans le test des batteries de puissance, des batteries de stockage d'énergie et des piles à combustible, fournissant une base de référence pour le contrôle de la qualité de la production de batteries et la sélection des équipements de test R&D.

Introduction :

Dans le contexte de l'expansion rapide du secteur des énergies nouvelles, la production de dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries lithium-ion, les piles à combustible à hydrogène, les batteries au plomb et les supercondensateurs ne cesse d'augmenter. Des cellules individuelles aux packs assemblés, les batteries imposent des exigences accrues lors des tests. La résistance interne d'une batterie peut révéler des problèmes tels que le vieillissement des électrodes, la dégradation de l'électrolyte et les défauts de soudure ; la tension en circuit ouvert reflète directement son état de charge. La combinaison de ces deux paramètres est essentielle pour évaluer la qualité des batteries. Les méthodes de test traditionnelles à deux fils sont sujettes à l'introduction de résistances internes et de résistances de contact. Pour les batteries à faible résistance interne, de l'ordre du milliohm, l'erreur de mesure est importante, ce qui les rend incompatibles avec les exigences de test des batteries de puissance haute tension et des lignes de production à grande vitesse.

En tant qu'instrument essentiel du contrôle qualité des batteries, l'équipement de test de batteries est largement utilisé pour le tri des cellules en sortie d'usine, les tests de durée de vie, la détection des problèmes de maintenance des packs de batteries, l'analyse des défaillances et d'autres tâches. La technique de mesure à quatre bornes en courant alternatif (Kelvin) est la méthode de test de résistance interne de batterie de haute précision la plus courante. Elle rend la boucle d'excitation du courant et la boucle d'échantillonnage de la tension indépendantes l'une de l'autre, éliminant ainsi l'écart de mesure dû aux cordons de test, et permettant une mesure de la résistance interne de l'ordre du microohm, tout en collectant simultanément les données de tension continue pour répondre aux exigences des normes nationales et internationales telles que GB/T 31484-2015 et IEC 62133-1:2017. LISUN LS5562 Le testeur de résistance interne haute tension et haute précision pour batteries est un équipement de test conçu pour l'industrie des batteries. Il permet la détection simultanée des paramètres de résistance et de tension, prend en charge l'intégration en réseau sur les lignes de production automatisées et s'adapte aux besoins de test des batteries haute tension en série, des piles boutons, des supercondensateurs, des piles à combustible et autres échantillons. Pour plus de détails, veuillez consulter le lien du produit : [https://www.lisungroup.cn/products/8724.html](https://www.lisungroupe.cn/products/8724.html).

1 Principe technique de la détection synchrone de la résistance interne et de la tension de la batterie

L'équipement de test de batterie utilise la méthode de mesure à quatre bornes en courant alternatif (méthode Kelvin à quatre fils) pour le test de résistance interne. L'excitation de test est un signal alternatif de faible amplitude à 1 kHz : une paire de bornes fournit le courant d'excitation alternatif, tandis que l'autre paire recueille le signal de tension aux deux extrémités de la batterie. L'impédance d'entrée de la boucle d'échantillonnage de tension est extrêmement élevée, et le courant qui la traverse est quasi nul. Ainsi, la résistance due aux cordons de test et aux contacts de la sonde n'est pas prise en compte dans la mesure de la résistance interne de la batterie, ce qui permet une mesure précise de l'ordre du milliohm, voire du microohm. L'instrument recueille simultanément la tension continue de la batterie, permettant ainsi la sortie simultanée des deux paramètres : la résistance R et la tension V.

L'indicateur de résistance interne reflète fidèlement l'état interne de la batterie : avec le vieillissement, la dégradation de l'électrolyte ou un défaut de soudure des cosses, la valeur de la résistance interne augmente significativement. La tension permet d'évaluer l'homogénéité des cellules. Une dispersion de tension trop importante entre les cellules d'un pack multi-éléments réduit la durée de vie de l'ensemble et présente un risque d'emballement thermique. Seul un équipement de test de batteries mesurant simultanément la résistance interne et la tension permet un classement HI/IN/LO et la distinction entre les échantillons conformes, légèrement supérieurs et non conformes. Un multimètre classique, mesurant uniquement la tension et la résistance interne avec une précision insuffisante, ne peut remplacer un équipement de test de batteries dédié pour l'évaluation de la qualité.

Le LS5562 Cet équipement de test de batteries intègre la mesure de la résistance interne en courant alternatif et de la tension en courant continu. Il est doté d'un comparateur et prend en charge le tri à 10 niveaux. Il permet une évaluation indépendante des seuils de résistance et de tension, et peut également effectuer un jugement logique complet combinant les deux paramètres, fournissant un résultat conforme/non conforme et s'adaptant au tri automatisé sur les lignes de production. Il dispose également d'une fonction de vérification du contact des cordons de test. En cas de mauvais contact des sondes, l'anomalie est détectée afin d'éviter les données de test erronées sur la ligne de production et d'améliorer la fiabilité du contrôle par lots.

2. Analyse des paramètres techniques de LISUN LS5562 Équipement de test de batterie

Le LISUN LS5562 appartient à la catégorie des équipements de test de batteries haute tension et haute précision, et la même série comprend le LS5560 et LS5562A des modèles. le LS5562A Il supporte une tension d'entrée haute tension jusqu'à 300 V CC et convient aux tests de modules de batteries haute tension, tandis que la tension d'entrée nominale de LS5560 et LS5562 L'appareil fonctionne sous une tension de 60 V CC. Il est équipé d'un écran LCD couleur de 4.3 pouces affichant simultanément la résistance R et la tension V ; la résolution minimale de la résistance interne peut atteindre 0.1 µΩ, la résolution de la tension jusqu'à 10 µV et la vitesse de test maximale est de 100 mesures par seconde, répondant ainsi aux exigences d'échantillonnage et de tri des lignes de production de masse à grande vitesse.

Tableau 1 Comparaison des principaux paramètres de spécification de LISUN LS5560, LS5562 et LS5562A

La comparaison des paramètres montre que, par rapport à LS5560, le LS5562 il élargit la plage de résistance avec deux niveaux supplémentaires de 300 Ω et 3000 Ω, ce qui lui permet de tester à la fois la faible résistance interne de l'ordre du milliohm des batteries de puissance et une partie des batteries de stockage d'énergie et des assemblages de batteries à haute résistance interne ; LS5562A est orienté vers les modules connectés en série haute tension, avec une capacité d'entrée de tension CC de 300 V, s'adaptant aux besoins de détection des packs de batteries au lithium multi-séries pour véhicules électriques.

L'instrument est configuré avec quatre vitesses d'échantillonnage : EXTRA RAPIDE (4 ms), RAPIDE (12 ms), MOYENNE (42 ms) et LENTE (157 ms). Le mode haute vitesse est utilisé pour le criblage rapide de lots importants sur les lignes de production, tandis que le mode lente améliore la stabilité des mesures et convient aux tests de R&D en laboratoire. En termes de précision de mesure, la plage de faible résistance (3 mΩ à 30 mΩ) offre une précision de ±0.5 % de la lecture ±10 digits ; la plage de 30 mΩ à 3 000 Ω offre une précision de ±0.5 % de la lecture ±5 digits ; la précision de mesure de la tension continue atteint ±0.01 % de la lecture ±3 digits, répondant ainsi aux exigences de détection les plus exigeantes.

Au niveau de la communication, les protocoles SCPI et Modbus-RTU sont pris en charge. L'interface de tri HANDLER se connecte directement aux équipements de tri automatique sans logiciel supplémentaire, et les résultats des tests peuvent être transférés directement vers un ordinateur via USB. La configuration des paramètres de l'instrument permet d'enregistrer 50 paramètres dans l'instrument et 500 sur une clé USB, ce qui facilite le rappel rapide des schémas de test pour différents types de batteries et réduit le temps de mise en service des lignes de production. La fonction de vérification des contacts des cordons de test permet d'identifier les connexions virtuelles ou les desserrages des sondes, réduisant ainsi les données erronées lors des tests par lots au niveau matériel, ce qui représente une valeur pratique considérable pour les lignes de production automatisées.

Testeur de batterie LS5562 AL3

3 Normes industrielles conformes et scénarios d'application

Cet équipement de test de batteries prend en charge les conditions de test de plusieurs normes nationales et internationales relatives aux batteries, notamment GB/T 31484-2015 « Exigences de durée de vie et méthodes d’essai des batteries de traction des véhicules électriques », GB/T 31485-2015 « Exigences de sécurité et méthodes d’essai des batteries de traction des véhicules électriques », GB/T 18287-2013 « Spécifications générales des batteries lithium-ion et des blocs-batteries pour téléphones mobiles », GB/T 22473-2013 « Exigences générales relatives aux batteries lithium-ion et aux blocs-batteries utilisés pour le stockage d’énergie », et est également compatible avec les normes internationales IEC 61960-1:2017 et IEC 62133-1:2017. Il peut être utilisé pour les tests normalisés en laboratoire et le contrôle qualité en usine.

Les principaux scénarios d'application de LS5562 Les équipements de test de batterie sont :

1. Contrôle qualité de la production en série des batteries au lithium : tri à grande vitesse des batteries au lithium grand public et des piles boutons à la sortie d'usine, collecte simultanée de la résistance interne et de la tension, sélection des cellules présentant une cohérence qualifiée et élimination des cellules présentant des défauts de soudure et des anomalies internes ;
2. Tests de batteries de puissance et de batteries haute tension : mesure de la résistance interne et de la tension des modules de batteries au lithium pour véhicules électriques et des batteries au lithium haute tension multicellulaires en série afin d'évaluer la cohérence des cellules individuelles après assemblage ;
3. Tests de batteries de stockage d'énergie et d'onduleurs : évaluation de la dégradation des batteries au plomb-acide et des batteries au lithium pour le stockage d'énergie, détection du fonctionnement et de la maintenance périodiques et prédiction de la dégradation de la durée de vie des batteries ;
4. Tests spéciaux sur les batteries : tests de résistance et de tension des piles à combustible et des piles à combustible à hydrogène ; tests de résistance interne série équivalente ESR des supercondensateurs ;
5. Recherche et développement en laboratoire et analyse des défaillances : suivi des variations de résistance interne et de tension pendant le vieillissement du cycle de la batterie, étude des lois de dégradation de la batterie et diagnostic des échantillons défaillants ;
6. Intégration de systèmes automatisés : coopération avec des mécanismes de tri automatiques pour construire des stations de test de batteries entièrement automatisées, permettant la détection sans surveillance de produits en masse, avec stockage et archivage automatiques des résultats de test.

En production, si le tri repose uniquement sur la tension, certaines cellules défectueuses présentant une résistance interne anormale mais une tension normale passeront à l'étape suivante. Se fier uniquement à la résistance interne ne permet pas d'identifier les cellules surchargées ou sous-voltées. Les équipements de test de batteries doivent effectuer une mesure simultanée de la résistance interne et de la tension ; seule une analyse conjointe de ces deux paramètres permet un tri fiable et réduit le risque de défaillances ultérieures des packs.

4 points clés pour la sélection et l'utilisation d'un équipement de test de batteries

Lors du choix d'un équipement de test de batteries, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive la plage de tension maximale, la plage de résistance interne et les exigences de vitesse de la ligne de production de la batterie testée. Pour les cellules individuelles ou les modules basse tension inférieurs à 60 V, LS5562 peut couvrir les batteries de puissance allant du milliohm aux assemblages de batteries de niveau kiloohm ; pour les modules de batteries haute tension, le LS5562A Le modèle sélectionné doit respecter la tension de tenue de 300 V CC.

Lors des tests, bien que l'équipement de test de batterie à quatre bornes CA puisse éliminer la résistance des conducteurs, l'oxydation, une pression insuffisante et la contamination de surface des sondes peuvent entraîner un contact instable. La fonction de vérification des contacts intégrée à l'instrument doit être utilisée correctement pour identifier rapidement les anomalies de contact. En mode haute vitesse EX.FAST, des erreurs numériques supplémentaires affectent la précision de la mesure ; par conséquent, pour les tests de R&D, les modes MEDIUM ou SLOW sont recommandés afin de garantir la précision des données. Sur les lignes de production automatisées, l'instrument doit être étalonné régulièrement et les sondes de test entretenues régulièrement afin de garantir la répétabilité des données lors des tests par lots à long terme.

Parallèlement, ce type d'équipement de test de batteries effectue des tests de résistance interne en courant alternatif, différents de ceux réalisés en décharge continue. La signification physique de ces deux grandeurs étant différente, il est essentiel, lors des tests, de respecter scrupuleusement les méthodes de test spécifiées dans les normes et d'appliquer les conditions correspondantes.

Conclusion 5

Dans le contexte du développement de haute qualité de l'industrie des batteries à énergie nouvelle, équipement de test de batterie est un outil indispensable pour garantir la cohérence et la sécurité des produits à base de batteries. La résistance interne et la tension, deux indicateurs clés des batteries, doivent être mesurées simultanément pour évaluer pleinement l'état de la batterie. LISUN LS5562 Ce testeur de résistance interne de batterie haute tension et haute précision utilise une technique de mesure à quatre bornes en courant alternatif. Il offre une résolution de l'ordre du microohm, une large gamme de tests, une vitesse de test élevée et de nombreuses interfaces de communication. Compatible avec de nombreuses normes nationales et internationales, il convient aussi bien à la R&D en laboratoire qu'aux tests automatisés sur les lignes de production. Il peut être utilisé pour tester divers dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries au lithium, les batteries d'accumulateurs, les piles à combustible et les supercondensateurs.

Avec l'évolution constante des technologies de batteries, les batteries haute tension et grande capacité se généralisent, imposant des exigences accrues aux équipements de test en matière de tension de tenue, de précision, d'immunité aux interférences et d'automatisation. Lors du choix et de l'utilisation, les spécifications de l'équipement de test doivent être adaptées à la tension, à la plage de résistance interne et au contexte d'application de l'appareil testé. Les procédures d'utilisation doivent être standardisées afin d'optimiser la détection synchrone de la résistance interne et de la tension, de réduire les risques pour la sécurité des batteries et d'améliorer la qualité des produits.