Nghiên cứu về thiết bị kiểm tra pin để phát hiện đồng bộ điện trở trong và điện áp của pin.

Tóm tắt:

Với sự phát triển nhanh chóng của xe năng lượng mới, các trạm lưu trữ năng lượng và ngành công nghiệp pin lithium tiêu dùng, việc đảm bảo an toàn, tính ổn định và đánh giá tuổi thọ của các cell pin và bộ pin đã trở thành mối quan tâm hàng đầu của ngành. Điện trở trong và điện áp DC là hai thông số cốt lõi đặc trưng cho tình trạng sức khỏe của pin. Thiết bị kiểm tra pin Có thể thu thập đồng thời dữ liệu điện trở và điện áp của pin, hoàn thành các nhiệm vụ kiểm tra trong phân loại sản xuất, nghiên cứu và phát triển trong phòng thí nghiệm, phát hiện vận hành và bảo trì và các kịch bản khác. Tập trung vào... LISUN LS5562 Bài báo này phân tích các nguyên lý kỹ thuật, thông số chính, tiêu chuẩn tuân thủ và các kịch bản ứng dụng kỹ thuật của thiết bị kiểm tra pin cao áp, độ chính xác cao, so sánh các chỉ số kỹ thuật của cùng một dòng sản phẩm, và thảo luận về giá trị thực tiễn của thiết bị kiểm tra pin cao áp trong việc kiểm tra pin điện, pin lưu trữ năng lượng và pin nhiên liệu, cung cấp cơ sở tham khảo cho việc kiểm tra chất lượng sản xuất pin và lựa chọn thiết bị thử nghiệm trong nghiên cứu và phát triển.

Giới thiệu:

Trong bối cảnh ngành công nghiệp năng lượng mới đang phát triển nhanh chóng, sản lượng các thiết bị lưu trữ năng lượng như pin lithium-ion, pin nhiên liệu hydro, pin axit chì và siêu tụ điện tiếp tục tăng. Từ các cell pin đơn lẻ đến các cụm pin hoàn chỉnh (PACK), sản phẩm pin đặt ra yêu cầu cao hơn đối với giai đoạn kiểm tra. Điện trở trong của pin có thể phản ánh các vấn đề như lão hóa điện cực bên trong, suy thoái chất điện phân và khuyết tật hàn; điện áp mạch hở phản ánh trực tiếp trạng thái sạc của pin. Sự kết hợp của cả hai là cơ sở quan trọng để đánh giá chất lượng pin. Các phương pháp kiểm tra hai dây truyền thống dễ bị ảnh hưởng bởi điện trở chì và điện trở tiếp xúc. Đối với pin có điện trở trong thấp ở mức miliôm, sai số đo lớn, khiến việc đáp ứng yêu cầu kiểm tra của pin điện áp cao và dây chuyền sản xuất tốc độ cao trở nên bất khả thi.

Là thiết bị cốt lõi để kiểm soát chất lượng pin, thiết bị kiểm tra pin được sử dụng rộng rãi trong việc phân loại pin xuất xưởng, kiểm tra tuổi thọ chu kỳ, phát hiện bảo trì bộ pin, phân tích lỗi và các nhiệm vụ khác. Kỹ thuật đo bốn cực AC (Kelvin) là phương pháp kiểm tra điện trở trong pin độ chính xác cao phổ biến. Nó làm cho vòng kích thích dòng điện và vòng lấy mẫu điện áp độc lập với nhau, loại bỏ sai lệch đo do dây dẫn thử nghiệm gây ra, đạt được phép đo điện trở trong ở mức micro-ohm, đồng thời thu thập dữ liệu điện áp DC để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm của các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế như GB/T 31484-2015 và IEC 62133-1:2017. LISUN LS5562 Máy kiểm tra điện trở trong pin cao áp, độ chính xác cao là thiết bị kiểm tra pin được phát triển cho ngành công nghiệp pin. Nó có thể đồng thời thực hiện việc phát hiện các thông số điện trở và điện áp, hỗ trợ kết nối dây chuyền sản xuất tự động và thích ứng với nhu cầu kiểm tra các bộ pin mắc nối tiếp cao áp, pin cúc áo, siêu tụ điện, pin nhiên liệu và các mẫu khác. Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo liên kết sản phẩm: [https://www.lisungroup.cn/products/8724.html](https://www.lisungroup.cn/products/8724.html).

1. Nguyên lý kỹ thuật của việc phát hiện đồng bộ điện trở trong và điện áp của pin

Thiết bị kiểm tra pin sử dụng phương pháp đo bốn cực AC (phương pháp bốn dây Kelvin) để kiểm tra điện trở trong. Tín hiệu kích thích thử nghiệm là tín hiệu AC nhỏ 1kHz: một cặp cực xuất ra dòng điện kích thích AC, và cặp cực còn lại thu tín hiệu điện áp ở cả hai đầu pin. Trở kháng đầu vào của mạch lấy mẫu điện áp cực kỳ cao, và hầu như không có dòng điện chạy qua mạch, do đó điện trở gây ra bởi dây dẫn thử nghiệm và tiếp xúc đầu dò không được tính vào điện trở trong của pin đo được, giúp đo chính xác ở mức miliôm hoặc thậm chí microôm. Thiết bị thu thập đồng thời điện áp DC của pin, cho phép xuất đồng thời hai thông số, điện trở R và điện áp V.

Chỉ số điện trở trong có thể phản ánh nhạy bén tình trạng bên trong của pin: khi pin cũ đi, chất điện phân bị phân hủy hoặc mối hàn bị lỗi, giá trị điện trở trong tăng lên đáng kể; điện áp được sử dụng để đánh giá tính đồng nhất của các cell pin. Nếu sự phân tán điện áp của các cell riêng lẻ trong một bộ pin nhiều cell quá lớn, nó sẽ làm giảm tuổi thọ của toàn bộ bộ pin và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn do quá nhiệt. Chỉ khi thiết bị kiểm tra pin thu thập được cả dữ liệu điện trở trong và điện áp cùng một lúc, nó mới có thể hoàn thành việc đánh giá phân loại HI/IN/LO và phân biệt các mẫu đạt tiêu chuẩn, hơi cao và không đạt tiêu chuẩn. Một đồng hồ vạn năng thông thường chỉ có thể đo điện áp và có độ chính xác đo điện trở trong không đủ, do đó nó không thể thay thế thiết bị kiểm tra pin chuyên dụng để đánh giá chất lượng.

LS5562 Thiết bị kiểm tra pin tích hợp đo điện trở trong AC và đo điện áp DC. Nó được tích hợp bộ so sánh và hỗ trợ phân loại 10 cấp. Thiết bị có thể đưa ra phán đoán ngưỡng độc lập về điện trở và điện áp, đồng thời cũng có thể thực hiện phán đoán logic tổng hợp bằng cách kết hợp hai thông số, xuất ra kết quả ĐẠT/KHÔNG ĐẠT và thích ứng với việc phân loại trên dây chuyền sản xuất tự động. Nó cũng có chức năng kiểm tra tiếp xúc dây dẫn thử nghiệm. Khi các đầu dò tiếp xúc kém, sự bất thường có thể được xác định để tránh dữ liệu thử nghiệm sai trên dây chuyền sản xuất và nâng cao độ tin cậy của việc kiểm tra theo lô.

2. Phân tích thông số kỹ thuật của LISUN LS5562 Thiết bị kiểm tra pin

LISUN LS5562 thuộc thiết bị kiểm tra pin cao áp, độ chính xác cao, và cùng dòng sản phẩm bao gồm: LS5560 và LS5562A các mô hình. Các LS5562A Hỗ trợ điện áp đầu vào cao lên đến 300VDC và phù hợp cho việc kiểm tra mô-đun pin điện áp cao, trong khi điện áp đầu vào định mức của LS5560 và LS5562 Điện áp đầu ra là 60VDC. Thiết bị được trang bị màn hình LCD màu 4.3 inch, hiển thị đồng thời điện trở R và điện áp V; độ phân giải tối thiểu của điện trở trong có thể đạt 0.1μΩ, độ phân giải điện áp lên đến 10μV, và tốc độ kiểm tra nhanh nhất là 100 lần/giây, đáp ứng yêu cầu lấy mẫu và phân loại trên dây chuyền sản xuất hàng loạt tốc độ cao.

Bảng 1 So sánh các thông số kỹ thuật chính của LISUN LS5560, LS5562 và LS5562A

Từ việc so sánh các thông số, có thể thấy rằng so với LS5560, Các LS5562 Mở rộng phạm vi điện trở với hai mức bổ sung là 300Ω và 3000Ω, do đó có thể kiểm tra cả điện trở trong thấp ở mức miliôm của pin nguồn và một phần điện trở trong cao của pin lưu trữ năng lượng và các cụm pin; LS5562A Thiết bị này hướng đến các mô-đun mắc nối tiếp điện áp cao, với khả năng đầu vào điện áp DC 300V, thích ứng với nhu cầu phát hiện các bộ pin lithium nhiều tầng mắc nối tiếp dành cho xe điện.

Thiết bị được cấu hình với bốn chế độ tốc độ lấy mẫu: CỰC NHANH (4ms), NHANH (12ms), TRUNG BÌNH (42ms) và CHẬM (157ms). Chế độ tốc độ cao được sử dụng để sàng lọc nhanh các lô hàng lớn trên dây chuyền sản xuất, trong khi chế độ tốc độ chậm giúp cải thiện hơn nữa độ ổn định của phép đo và phù hợp cho các thử nghiệm R&D trong phòng thí nghiệm. Về độ chính xác đo, phạm vi điện trở thấp từ 3mΩ-30mΩ là ±0.5%rdg.±10dgt; độ chính xác của phạm vi 30mΩ-3000Ω là ±0.5%rdg.±5dgt; độ chính xác đo điện áp DC đạt ±0.01%rdg.±3dgt, đáp ứng yêu cầu phát hiện độ chính xác cao.

Về mặt giao tiếp, thiết bị hỗ trợ các giao thức SCPI và Modbus-RTU. Giao diện phân loại HANDLER kết nối trực tiếp với thiết bị phân loại tự động mà không cần phần mềm bổ sung, và kết quả kiểm tra có thể được tải trực tiếp lên máy tính qua USB. Cấu hình thông số thiết bị hỗ trợ lưu 50 cài đặt trong thiết bị và 500 cài đặt trong USB, cho phép nhanh chóng truy xuất các sơ đồ kiểm tra cho các loại pin khác nhau và giảm thời gian vận hành dây chuyền sản xuất. Chức năng kiểm tra tiếp xúc dây dẫn thử nghiệm có thể xác định kết nối ảo hoặc độ lỏng của đầu dò, giảm dữ liệu không hợp lệ trong quá trình kiểm tra hàng loạt từ cấp độ phần cứng, có giá trị thực tiễn cao đối với các dây chuyền sản xuất tự động.

Kiểm tra pin LS5562 AL3

3 Tiêu chuẩn ngành tuân thủ và các kịch bản ứng dụng

Thiết bị kiểm tra pin này hỗ trợ các điều kiện thử nghiệm của nhiều tiêu chuẩn pin trong nước và quốc tế, bao gồm GB/T 31484-2015 “Yêu cầu về tuổi thọ chu kỳ và phương pháp thử nghiệm đối với pin kéo của xe điện”, GB/T 31485-2015 “Yêu cầu về an toàn và phương pháp thử nghiệm đối với pin kéo của xe điện”, GB/T 18287-2013 “Thông số kỹ thuật chung của pin lithium-ion và bộ pin cho điện thoại di động”, GB/T 22473-2013 “Yêu cầu chung đối với pin lithium-ion và bộ pin được sử dụng trong lưu trữ năng lượng”, và cũng tương thích với các tiêu chuẩn quốc tế IEC 61960-1:2017 và IEC 62133-1:2017, và có thể được sử dụng cho các thử nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm và kiểm tra chất lượng tại nhà máy.

Các kịch bản ứng dụng chính của LS5562 Các thiết bị kiểm tra pin bao gồm:

1. Kiểm tra chất lượng sản xuất hàng loạt pin lithium: phân loại tốc độ cao pin lithium tiêu dùng và pin cúc áo tại nhà máy, thu thập đồng thời điện trở trong và điện áp, sàng lọc các cell pin đạt tiêu chuẩn về độ đồng nhất và loại bỏ các cell pin có khuyết tật hàn và bất thường bên trong;
2. Kiểm tra pin nguồn và bộ pin cao áp: đo điện trở trong và điện áp của các mô-đun pin lithium cho xe điện và pin lithium cao áp nhiều cell mắc nối tiếp để đánh giá tính nhất quán của từng cell sau khi lắp ráp;
3. Kiểm tra pin lưu trữ năng lượng và pin UPS: đánh giá sự xuống cấp của pin axit chì và pin lithium lưu trữ năng lượng, phát hiện hoạt động và bảo trì định kỳ, và dự đoán sự suy giảm tuổi thọ pin;
4. Kiểm tra pin đặc biệt: kiểm tra điện trở và điện áp của các cụm pin nhiên liệu và pin nhiên liệu hydro; kiểm tra điện trở nội tương đương ESR của siêu tụ điện;
5. Nghiên cứu và phát triển trong phòng thí nghiệm và phân tích lỗi: theo dõi sự thay đổi điện trở trong và điện áp trong quá trình lão hóa chu kỳ của pin, nghiên cứu quy luật suy giảm của pin và chẩn đoán các mẫu bị lỗi;
6. Tích hợp hệ thống tự động: phối hợp với các cơ chế phân loại tự động để xây dựng các trạm kiểm tra pin hoàn toàn tự động, thực hiện kiểm tra hàng loạt sản phẩm mà không cần người giám sát, với chức năng lưu trữ và sao lưu kết quả kiểm tra tự động.

Trong sản xuất thực tế, nếu việc phân loại chỉ dựa vào điện áp, một số cell bị lỗi với điện trở trong bất thường nhưng điện áp bình thường sẽ lọt vào quy trình tiếp theo; chỉ dựa vào điện trở trong không thể xác định được các cell bị sạc quá mức hoặc điện áp thấp. Thiết bị kiểm tra pin phải thực hiện đo đồng thời điện trở trong và điện áp, và chỉ thông qua việc đánh giá kết hợp cả hai thông số này mới có thể đạt được sự sàng lọc đáng tin cậy và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc các PACK ở các công đoạn tiếp theo.

4 điểm quan trọng khi lựa chọn và sử dụng thiết bị kiểm tra pin.

Khi lựa chọn thiết bị kiểm tra pin, cần phải xem xét toàn diện phạm vi điện áp tối đa, phạm vi điện trở trong và yêu cầu về tốc độ dây chuyền sản xuất của pin cần kiểm tra. Đối với các cell đơn hoặc mô-đun điện áp thấp dưới 60V, LS5562 Có thể bao gồm từ pin công suất miliôm đến các cụm pin công suất kiloôm; đối với các mô-đun pin điện áp cao, LS5562A Nên chọn mẫu sản phẩm đáp ứng điện áp chịu đựng 300VDC.

Trong thực tế thử nghiệm, mặc dù thiết bị kiểm tra pin bốn cực AC có thể loại bỏ điện trở chì, nhưng quá trình oxy hóa, áp suất không đủ và nhiễm bẩn bề mặt của đầu dò sẽ gây ra tiếp xúc không ổn định. Chức năng kiểm tra tiếp xúc của thiết bị cần được sử dụng đúng cách để kịp thời phát hiện các bất thường về tiếp xúc. Ở chế độ tốc độ cao EX.FAST, sai số chữ số bổ sung sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác đo, vì vậy đối với các thử nghiệm R&D, nên sử dụng chế độ MEDIUM hoặc SLOW để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu. Khi sử dụng trên dây chuyền sản xuất tự động, thiết bị cần được hiệu chuẩn thường xuyên và các đầu dò thử nghiệm cần được bảo trì định kỳ để đảm bảo tính lặp lại của dữ liệu trong quá trình thử nghiệm hàng loạt dài hạn.

Đồng thời, loại thiết bị kiểm tra pin này thực hiện kiểm tra điện trở trong AC, khác với điện trở trong phóng điện DC. Ý nghĩa vật lý của hai loại này khác nhau, vì vậy trong quá trình kiểm tra cần phải phân biệt các phương pháp kiểm tra được quy định trong tiêu chuẩn và phù hợp với các điều kiện kiểm tra tương ứng.

Kết luận 5

Trong bối cảnh ngành công nghiệp pin năng lượng mới đang phát triển mạnh mẽ với chất lượng cao, thiết bị kiểm tra pin Đây là công cụ không thể thiếu để đảm bảo tính nhất quán và an toàn của các sản phẩm pin. Điện trở trong và điện áp, hai chỉ số quan trọng của pin, phải được đo đồng thời để đánh giá đầy đủ tình trạng của pin. LISUN LS5562 Máy kiểm tra điện trở trong pin cao áp, độ chính xác cao sử dụng kỹ thuật đo bốn cực AC, có độ phân giải ở mức micro-ohm, phạm vi đo rộng, tốc độ kiểm tra cao và giao diện truyền thông phong phú, tương thích với nhiều tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, đáp ứng cả nhu cầu nghiên cứu và phát triển trong phòng thí nghiệm cũng như kiểm tra tự động trên dây chuyền sản xuất nhà máy. Nó có thể được sử dụng để kiểm tra các thiết bị lưu trữ năng lượng khác nhau như pin lithium, pin lưu trữ năng lượng, pin nhiên liệu và siêu tụ điện.

Khi công nghệ pin tiếp tục được cải tiến, pin điện áp cao và dung lượng lớn ngày càng trở nên phổ biến, đặt ra yêu cầu cao hơn đối với điện áp chịu đựng, độ chính xác, khả năng chống nhiễu và tự động hóa của thiết bị kiểm tra pin. Trong quá trình lựa chọn và ứng dụng thực tế, cần lựa chọn thiết bị kiểm tra pin phù hợp với điện áp, phạm vi điện trở trong và kịch bản ứng dụng của đối tượng cần kiểm tra, đồng thời cần chuẩn hóa quy trình vận hành để phát huy tối đa giá trị của việc đo đồng bộ điện trở trong và điện áp, giảm thiểu rủi ro an toàn pin và góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm pin.