AN 20 德國BRS在線電池電芯測量儀

德國BRS在線電池電芯測量儀AN 20

--可組裝到電池生產(chǎn)產(chǎn)線

用于裝配線上單個電池電芯單體的*測試

要求

電池組由單個電池組成。 在接收檢查期間，驗證電池單元的質(zhì)量，特別是它們符合規(guī)范; 但是，也需要檢測由儲存和運輸引起的細胞化學變化。

如果要處理大量電池單元，則需要同時進行短測試時間和深入測試。 這是通過使用MBT測量設(shè)備在1秒內(nèi)進行3參數(shù)快速測試來實現(xiàn)的。

原理

電池單元的內(nèi)阻是頻率依賴的。 在基本的等效電路圖中，可以識別出2個電阻：

•交流電阻：代表電解質(zhì)，通常在1kHz下測量

•直流電阻：可以得出有關(guān)電極的結(jié)論；為了提高測量速度，應(yīng)考慮10Hz的頻率

結(jié)合開路電壓作為衡量標準充電狀態(tài)（存儲，自放電）可以在短的時間內(nèi)檢查這3個參數(shù)是電池單元重要的質(zhì)量標準。

結(jié)果

通常，圓柱形電池的測量結(jié)果表明開路電壓（左圖）不重要且?guī)缀醪粫霈F(xiàn)偏差：

電阻值顯示不同的圖像：存在具有非常高偏差的單個異常值（右圖）; 只有這兩個參數(shù)的測量才能提供有關(guān)電池質(zhì)量的信息！

測量

1.測試適配器（接觸）

由于mΩ范圍內(nèi)的低內(nèi)阻值，阻抗測量采用開爾文技術(shù)（4線）進行。 每根電極將通過2根電線接觸：電流供應(yīng)（力）和電壓測量（感應(yīng)）。

為了接觸，優(yōu)選使用彈簧加載的接觸銷，其具有不同類型的接觸頭。 在一些扁平電池上，電池極（通常是正極）由鋁制成，鋁可以快速陽極氧化并因此變得具有高電阻。 為了實現(xiàn)適當?shù)碾娊佑|，必須穿透陽極氧化表面。

因此，我們建議使用分離的接觸頭（即F 773-21型或Kelvin-pin型F840，均來自德國Feinmetall GmbH）。 如果可能，兩極應(yīng)使用相同類型的引腳。 請注意，觸針行程僅為幾毫米。

2.接線

為避免交叉耦合/干擾，兩個導線管應(yīng)分開。 電流供應(yīng)（力）和電壓測量（感應(yīng)）應(yīng)分開安排。 電線必須加捻，長度不應(yīng)超過3米。 *直徑：感應(yīng)線為0.25mm2，強力線為0.5mm2。

3.集成到系統(tǒng)控制中

在通過PLC控制的情況下，主要使用RS232接口。 與測量設(shè)備的通信基于簡單的遠程控制協(xié)議。

通常觸發(fā)測量本身：一旦電池單元正確定位并且針頭接觸，控制器就會激活測量。

如果電池單元接觸不正確，測量設(shè)備將提供相應(yīng)的錯誤消息。

將記錄和評估測試結(jié)果：臨界值和統(tǒng)計分布（平均值，標準偏差）。 應(yīng)對異常值進行整理和詳細分析。

4.測量精度

通常，電壓測量的測量不確定度為±0.2％，AC內(nèi)部電阻的測量不確定度為±2％。

AN 21電池電芯測量儀

用于開發(fā)中圓柱形電池的質(zhì)量控制

要求

開發(fā)中的資格測試，以找出適合用例的電池單元。 質(zhì)量保證中的樣品測試，以驗證電池質(zhì)量。

為此，三個電池參數(shù)：

•電壓U

•能力C

•內(nèi)阻R

必須確定。 靜態(tài)測量電壓和容量（使用DC），內(nèi)部電阻作為AC值動態(tài)測量。

單元的內(nèi)阻由歐姆和電容元件組成，因此取決于頻率。 從頻率響應(yīng)或奈奎斯特圖可歸因于電化學特性。 這意味著可以例如在生產(chǎn)波動時檢查電池。 也可以比較不同制造商或技術(shù)的電池。

在參考值（例如新電池）的幫助下，可以估計電池條件（例如老化狀態(tài)）。

實現(xiàn)

對于常用的18650,21700和26650格式，我們提供完整的測試系統(tǒng)。它包括：

•與之接觸的電池測試適配器CTA

四線技術(shù)中的電池

•測量儀器BTC1

•用于控制和評估的PC軟件。

對于電池的容量測量

測試必須充分充電。這是

通常是原始細胞的情況，

二次電池（可充電電池）

必須使用外部電源充電

供應(yīng)，通常作為附件提供1。此后，電池通過BTC1以可調(diào)恒定電流放電至放電極限電壓，并測量電荷。大可拆卸電量代表電池容量。

阻抗測量在0,1Hz至1khz的頻率范圍內(nèi)進行，顯示阻抗的歐姆分數(shù)（實部）和電容部分（虛部）。在頻譜模式下，所有頻率都連續(xù)測量并顯示為奈奎斯特圖?？梢愿鶕?jù)要求計算等效電路圖參數(shù)。

應(yīng)用，操作

容量測量

在輸入放電結(jié)束電壓，放電電流和標稱容量之后，開始測量。 測量進度以圖形方式顯示。 在達到極限放電電壓后，測量結(jié)束，到該點的電荷對應(yīng)于電池的容量。

整個測量值以CSV格式存儲，可以立即顯示放電特性。

光譜阻抗測量

它在菜單項“Spectrum”中完成。 以曲線的形式，即x軸=歐姆分數(shù)，y軸=電容部分，顯示1khz和0.1Hz之間的阻抗的頻率響應(yīng)。 每個點代表一個頻率。 可以根據(jù)要求計算模型參數(shù)RS，RP，CP。

三、AN17UPS系統(tǒng)的服務(wù)策略

通常的服務(wù)策略

服務(wù)和維護通常定期（例如一年）進行：

•通過測量各個塊電壓

•通過負載測試超過所需的橋接時間（2小時，間隔15分鐘）

電壓測量提供有關(guān)實際充電狀態(tài)的信息，負載測試確認了橋接所需停機時間的能力。

缺點是負載測試的持續(xù)時間（幾個小時）;在此期間，應(yīng)急電源停止運行。

沒有預測性交換，因為負載測試僅提供是/否語句，并且不提供有關(guān)系統(tǒng)余量的信息。無法追蹤衰老的行為。

改善服務(wù)戰(zhàn)略

通過額外的內(nèi)阻測量，可以估算出塊的趨勢分析。

使用內(nèi)部電阻表（例如BST1），可以測量各個模塊（2V，6V，12V）的電壓和內(nèi)部電阻。測量可以在活動狀態(tài)下完成，系統(tǒng)不必斷開連接。

評測

評估的重要標準是：

1）       電壓和內(nèi)阻的測量值的均勻性。異常值，我偏離平均值，表明顯著，多數(shù)是弱細胞。由于弱電池的串聯(lián)連接受到壓力并希望成為*個失敗的。

2）電壓和內(nèi)阻測量值的時間趨勢。

人們利用內(nèi)阻增加老化（=容量損失）的經(jīng)驗：

當將當前測量值與前一測量值進行比較時，通常可以觀察到趨勢，例如，內(nèi)阻增加。如果您推斷這些值，則可以估算達到小剩余容量的時間。這是使用電池制造商的老化數(shù)據(jù)完成的。如果沒有這樣的數(shù)據(jù)，您可以使用以下經(jīng)驗法則：內(nèi)阻加倍表示容量減少20％。

結(jié)論

額外的內(nèi)阻測量具有以下優(yōu)點：

a）通過內(nèi)阻/電導率測量（幾秒鐘）替換負載測試（幾個小時）。這將維護時間從2小時減少到幾分鐘。

b）根據(jù)早期識別趨勢的要求調(diào)整服務(wù)間隔（?年和1年之間）。負載測試僅在需要時執(zhí)行，例如如果內(nèi)阻測量顯示容量顯著下降。

c）電阻數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析是UPS單元的預測以及個別更換電池塊的需要。

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