Tester voor interne batterijweerstand 20V, 0.01mΩ–31Ω | TOB-HP-3561

TOB-HP-3561 Precisiebatterij-interneweerstandstester — AC-IR- en DC-V-meting voor batterij-R&D en productie

Productoverzicht en ideale toepassingen

De TOB-HP-3561 is een precisietester voor de interne weerstand van batterijen die tegelijkertijd de AC-interne weerstand (AC-IR) en de DC-nullastspanning (DC-V) van een batterijcel of -pakket meet met behulp van een vierdraads (Kelvin) meetmethode. Een krachtige microprocessor bestuurt de meetcyclus en levert snelle, stabiele metingen over drie selecteerbare weerstandsbereiken (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) en één spanningsbereik van 20 V. De AC-IR-meting gebruikt een testsignaal van 1 kHz ± 0,2 Hz, een frequentie die breed wordt toegepast in de batterij-industrie omdat deze goed correleert met de ohmse weerstand die de spanningsdaling van een cel onder belasting bepaalt.

Het vierdraads meetschema scheidt de stroomvoerende draden van de spanningsmeetdraden, waardoor de bijdrage van draadweerstand en contactweerstand aan de gemeten waarde wordt geëlimineerd. Dit is essentieel voor het meten van interne weerstanden tot slechts tientallen micro-ohms — een mogelijkheid die een eenvoudige tweedraads ohmmeter niet kan bieden. De TOB-HP-3561 bereikt een beste resolutie van 10 µΩ op het bereik van 300 mΩ en 1 mV op het spanningsbereik van 20 V.

De TOB-HP-3561 is uitgerust met een 3,5-inch TFT-kleuren-LCD voor duidelijke weergave van meetgegevens, een ingebouwde comparator die tot 30 records opslaat met 10-niveau sortering en telbewerkingen per bak, en vier triggermodi (intern, handmatig, extern, automatisch en bus) waarmee het apparaat zelfstandig of geïntegreerd in een geautomatiseerde productielijn kan werken. Communicatieinterfaces omvatten RS232, RS485, een optionele LAN-poort en een Handler (I/O)-poort voor directe PLC-aansluiting. Het instrument ondersteunt zowel SCPI- als Modbus-communicatieprotocollen.

Ideaal voor:

1. Fabrikanten van lithium-ionbatterijcellen die 100% eindcontrole van interne weerstand en spanning uitvoeren op cilindrische, pouch- en prismatische cellen.
2. R&D-laboratoria die nieuwe elektrodematerialen en laskwaliteit van tabs karakteriseren door de ontwikkeling van AC-IR tijdens formatieladen te volgen.
3. Fabrikanten van supercondensatoren die ESR (equivalente serieweerstand) meten, wat de TOB-HP-3561 rechtstreeks kan testen met de AC-IR-functie.
4. Assemblagelijnen voor batterijpakketten waar de interne weerstand van afzonderlijke cellen moet worden afgestemd vóór serie-parallelgroepering.
5. Geautomatiseerde productieapparatuur die een snelle tester met Handler-aansluiting vereist om goedkeurings-/afkeuringssignalen voor inline-sortering te communiceren.

Wilt u weten of het bereik van 300 mΩ of 3 Ω geschikt is voor de typische interne weerstand van uw cel? Neem contact op met onze meettechnici met de nominale capaciteit en chemie van uw cel.

Waar de interneweerstandstester past binnen batterijproductie en kwaliteitscontrole

Interne weerstand is een van de twee belangrijkste elektrische parameters die de gezondheid en prestaties van een batterijcel bepalen — de andere is capaciteit. Een verhoogde interne weerstand veroorzaakt een overmatige spanningsval onder belasting, vermindert de bruikbare ontladingscapaciteit en genereert warmte die veroudering versnelt. In een productieomgeving moet elke cel worden gecontroleerd op interne weerstand en nullastspanning voordat deze in een pakket wordt gemonteerd, omdat één cel met hoge weerstand in een serieschakeling de prestaties van de volledige keten beperkt en door het BMS mogelijk in overbelasting of overontlading kan worden gebracht.

De TOB-HP-3561 wordt ingezet bij verschillende kwaliteitscontrolepunten:

• Inkomende celinspectie:Celproducenten en pakketassembleurs gebruiken de tester om te controleren of binnenkomende cellen voldoen aan de gespecificeerde grenzen voor interne weerstand en spanning. De comparatorfunctie (30 records, 10-niveau sortering) kan cellen automatisch classificeren in bakken op basis van door de gebruiker geprogrammeerde Hi/IN/Lo-drempels voor zowel weerstand als spanning.
• Testen na formatie:Na de eerste laad-ontlaadcyclus (formatie) bevindt de interne weerstand van een cel zich op het initiële referentieniveau. De TOB-HP-3561 registreert deze waarde, die vervolgens dient als referentie voor het volgen van degradatie tijdens cyclustests of retouren uit het veld.
• Afstemming bij pakketassemblage:Cellen die in serie worden verbonden moeten een nauwkeurig afgestemde interne weerstand hebben om een gelijkmatige stroomverdeling en temperatuurverdeling tijdens laad-ontlaadcycli te garanderen. De hoge meetsnelheid van de TOB-HP-3561 (tot 66 keer per seconde in de Ex.Fast-modus) maakt sortering met hoge doorvoer mogelijk.
• Controle van laskwaliteit:De AC-IR-meting kan een slechte las tussen tab en folie of tab en kap detecteren: een las met onvoldoende contactoppervlak vertoont een abnormaal hoge weerstand. Door de weerstand op celniveau te meten, biedt de TOB-HP-3561 een snelle, niet-destructieve controle van het lasproces.

De vierdraads testmethode en de meetfrequentie van 1 kHz worden beide voorgeschreven door industrienormen voor het testen van interne batterijweerstand, waardoor resultaten vergelijkbaar zijn met die van instrumenten van andere fabrikanten die onder dezelfde omstandigheden werken.

Hoe de TOB-HP-3561 AC-interne weerstand en DC-spanning meet

De TOB-HP-3561 past een bekende wisselstroom toe (typisch 10 mA, 1 mA of 100 µA afhankelijk van het geselecteerde bereik) met een frequentie van 1 kHz op de te testen batterij via de stroomdraden van de Kelvin-klem. De wisselspanning die als reactie op deze stroom over de batterijklemmen ontstaat, wordt gemeten door een afzonderlijk paar meetdraden die zo dicht mogelijk op de batterijklemmen zijn aangesloten. Omdat het voltmetercircuit een zeer hoge ingangsimpedantie heeft, vloeit er praktisch geen stroom door de meetdraden en is de spanningsval over eventuele draad- of contactweerstand in deze draden nul. De gemeten spanning gedeeld door de toegepaste stroom geeft de AC-interne weerstand.

De DC-nullastspanning wordt gelijktijdig via dezelfde meetdraden gemeten. Het instrument leest het DC-potentiaal tussen de positieve en negatieve klemmen en geeft dit weer met een resolutie van 1 mV.

De microprocessor in de TOB-HP-3561 bestuurt de volledige meetvolgorde: hij stelt het juiste stroombereik in (automatisch of handmatig), genereert het 1 kHz AC-signaal, digitaliseert de spanningsrespons, berekent de weerstand en stuurt het 3,5-inch TFT-scherm aan. Meetresultaten worden ook via een van de verschillende communicatieinterfaces verzonden voor gegevensregistratie of geautomatiseerde besturing.

Belangrijke functionele elementen van de TOB-HP-3561 omvatten:

• Vierdraadse (Kelvin) aansluiting:De standaard meegeleverde HK9500-11A Kelvin-testklem brengt vier draden naar de batterij: twee voor het voeren van de teststroom en twee voor het meten van de spanning. Deze opstelling elimineert de meetfout veroorzaakt door de weerstand van de testdraden en de contactweerstand bij de klemklauwen.
• Drie AC-IR-bereiken met automatische of handmatige selectie:Het instrument kan automatisch het meest geschikte bereik selecteren, of de operator kan een specifiek bereik vergrendelen. De bereiken omvatten 300 mΩ (beste resolutie 10 µΩ), 3 Ω (100 µΩ) en 30 Ω (1 mΩ), waarmee alles wordt afgedekt van een ultralaagohmige grote vermogenscel tot een hoogohmige knoopcel of droge batterij.
• Comparator en sortering:Er kunnen maximaal 30 records worden opgeslagen, elk met Hi/IN/Lo-drempels voor zowel weerstand als spanning. Een sorteerfunctie met 10 niveaus classificeert onderdelen in bakken en het instrument levert een uitgebreide beoordeling (gecombineerd weerstand- en spanningsresultaat) via het scherm, een indicatielampje, een hoorbare zoemer en een extern I/O-signaal via de Handler-interface.
• Meerdere trigger- en communicatieopties:Het instrument kan intern, handmatig, via een externe schakelaar, automatisch met een ingesteld interval of via een busopdracht worden getriggerd. Communicatie met een pc of PLC is mogelijk via RS232, RS485, een optionele LAN-poort (met het SCPI-protocol) of de Handler I/O-poort. Zowel SCPI- als Modbus-protocollen worden ondersteund op de RS232- en RS485-interfaces, terwijl de LAN-poort SCPI gebruikt.
• Brede tolerantie voor voedingsspanning:Het instrument werkt van AC 100 V tot 240 V, 47–63 Hz, en verbruikt minder dan 15 VA, waardoor het compatibel is met elektrische systemen wereldwijd.

Belangrijkste prestatiekenmerken van de TOB-HP-3561

Gelijktijdige AC-IR- en DC-V-meting

De TOB-HP-3561 meet de interne weerstand en de nullastspanning in één enkele testcyclus en geeft beide waarden weer op het 3,5-inch kleur-LCD. Dit versnelt het inspectieproces en zorgt ervoor dat beide parameters voor elke cel worden geregistreerd, wat essentieel is voor traceerbaarheid bij productie in grote volumes.

Groot meetbereik met drie selecteerbare weerstandsschalen

De drie bereiken (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) dekken het volledige spectrum van interne weerstandswaarden van batterijen die in de praktijk voorkomen. Een grote EV-zakcel met een weerstand vanenkele honderden micro-ohm wordt gemeten op het 300 mΩ-bereik met een resolutie van 10 µΩ. Een kleine knoopcel of een droge batterij met een weerstand van meerdere ohm kan worden gemeten op het 3 Ω- of 30 Ω-bereik. Het bereik kan handmatig worden ingesteld of in de automatische modus worden gelaten, zodat het instrument de optimale schaal selecteert.

Hoge nauwkeurigheid en hoge meetsnelheid

Op de weerstandsbereiken bedraagt de basisnauwkeurigheid ±0,5 % van de uitlezing ± 0,02 % van het volledige bereik (in de langzame modus). De spanningsnauwkeurigheid bedraagt ±0,05 % ± 0,002 % van het volledige bereik. Er zijn vier meetsnelheden beschikbaar: Langzaam (3 metingen/s), Gemiddeld (10 metingen/s), Snel (30 metingen/s) en Ex.Snel (66 metingen/s). In de Ex.Snel-modus kan een cel in ongeveer 15 ms worden getest, waarmee wordt voldaan aan de doorvoereisen van geautomatiseerde productielijnen.

Uitgebreide comparator met sortering en I/O-uitgang

De comparator met 30 groepen kan individuele goedkeurings-/afkeuringsgrenzen opslaan voor zowel weerstand als spanning. De sorteerfunctie met 10 niveaus classificeert cellen fysiek in bakken via de Handler I/O-poort, die HI/IN/LO-signalen uitvoert waarmee externe relais of omleiders kunnen worden aangestuurd. Het totale aantal cellen in elke klasse wordt door het instrument bijgehouden.

Uitgebreide connectiviteit voor integratie in automatisering

De Handler I/O-poort biedt directe, galvanisch geïsoleerde communicatie met PLC's en automatiseringscontrollers. Voor gegevensverzameling via een pc zijn de RS232-, RS485- en optionele LAN-interfaces beschikbaar. De ondersteuning van de dubbele SCPI/Modbus-protocollen betekent dat de TOB-HP-3561 in bestaande testsystemen kan worden geïntegreerd zonder softwarewijzigingen.

Compact, geschikt voor tafelgebruik ontwerp met laag energieverbruik

Met afmetingen van 325 mm × 215 mm × 80 mm en een gewicht van 3 kg past de TOB-HP-3561 gemakkelijk op een laboratoriumtafel of op een plank in een testrek voor een productielijn. Het energieverbruik van minder dan 15 VA is verwaarloosbaar in een faciliteit met honderden instrumenten die continu draaien.

Volledige technische specificaties

De volgende tabellen bevatten de specificaties precies zoals verstrekt voor de TOB-HP-3561.

AC-interne weerstand (AC-IR)

Gelijkspanning (DC-V)

Overige functies

Standaardconfiguratie

Praktische aanbevelingen voor het testen van de interne weerstand

De volgende aanbevelingen helpen gebruikers om de meest nauwkeurige en herhaalbare metingen met de TOB-HP-3561 te verkrijgen.

• Integriteit van de vierdraadsverbinding: Zorg er altijd voor dat zowel de bron- als de meetbek van de Kelvin-klem goed contact maken met de batterijterminal. Een losse meetverbinding zorgt ervoor dat de gemeten spanning fluctueert, wat leidt tot een instabiele weerstandsmeting. Reinig de bekken regelmatig om vuil of oxidatie te verwijderen.
• Nulcorrectie: Voer voordat u een meetsessie start een kortsluitnulstelling uit op het geselecteerde bereik door de bron- en meetklemmen rechtstreeks met elkaar te verbinden (zonder batterij) en de nulfunctie uit te voeren. Dit compenseert eventuele resterende offset in de kabels en het instrument.
• Selectie van de meetsnelheid: Voor routinematige QC-tests biedt de Medium- of Fast-snelheid een goede balans tussen doorvoer en nauwkeurigheid. Gebruik Slow-snelheid voor referentiemetingen en voor cellen met een zeer lage interne weerstand, waarbij de extra insteltijd de herhaalbaarheid van de meting verbetert. Gebruik Ex.Fast-snelheid alleen wanneer maximale doorvoer vereist is op een geautomatiseerde productielijn, en controleer of de extra nauwkeurigheidsafname (±2 dgt of ±3 dgt) aanvaardbaar is voor de toepassing.
• Comparatorinstelling: Bij gebruik van de comparator voor pass/fail-sortering stelt u de weerstands- en spanningslimieten iets binnen de specificatielimieten van de cel in om een veiligheidsmarge te creëren die rekening houdt met meetonzekerheid. De opslag voor 30 records maakt het mogelijk om speciale testinstellingen voor elk celmodel op te slaan.
• Integratie met automatisering: De Handler I/O-poort biedt de snelste hardware-handshake voor geautomatiseerde sortering. Voor datalogging naar een pc zijn RS232 of LAN de voorkeursinterfaces. Als het instrument deel uitmaakt van een groter testsysteem dat Modbus gebruikt, configureert u de RS232- of RS485-poort voor het Modbus-protocol.

Technische veelgestelde vragen

V1: Waarom gebruikt de TOB-HP-3561 een testfrequentie van 1 kHz in plaats van gelijkstroom voor interne weerstand?

Het AC-signaal van 1 kHz scheidt de zuiver ohmse weerstand van de batterij (de gecombineerde weerstand van de stroomcollectoren, de tablaslassen en de elektrolyt) van de langzamere, tijdsafhankelijke processen zoals ladings­overdrachtsreacties en diffusie. Een DC-meting zou deze langzamere bijdragen meenemen en een grotere, minder reproduceerbare waarde geven. De frequentie van 1 kHz is een industriestandaard geworden en de waarde gemeten door de TOB-HP-3561 kan rechtstreeks worden vergeleken met datasheetspecificaties van de meeste celproducenten.

V2: Kan de TOB-HP-3561 de interne weerstand van een batterijpakket meten, of alleen van afzonderlijke cellen?

Het instrument kan elke batterij meten waarvan de nullastspanning lager is dan 20 V. Een enkele lithium-ioncel is doorgaans 3,0–4,2 V, dus het instrument kan pakketten tot ongeveer 4–5 cellen in serie meten (een 5S-lithiumpakket zou volledig geladen ongeveer 21 V zijn en de limiet benaderen). Voor pakketten met een hogere spanning zou de spanning het bereik van 20 V overschrijden en is een ander instrument nodig. De weerstand van het pakket zelf kan worden gemeten zolang de spanning binnen het bereik ligt.

V3: Hoe vaak moet de TOB-HP-3561 worden gekalibreerd en welke kalibratieprocedure wordt aanbevolen?

Het instrument bevat een precisierreferentie en voert interne zelfdiagnoses uit bij het inschakelen. Voor productieomgevingen waar traceerbaarheid verplicht is, wordt een jaarlijkse kalibratie met een gecertificeerde weerstandsstandaard en een spanningsstandaard aanbevolen. De kalibratie kan worden uitgevoerd door een gecertificeerd kalibratielaboratorium. Neem contact op met TOB als een interne kalibratieprocedure gewenst is.

V4: Kan het instrument worden gebruikt om de ESR van supercondensatoren te meten?

Ja. De AC-IR-meting bij 1 kHz is direct toepasbaar voor ESR-tests (Equivalent Series Resistance, equivalente serieweerstand) van supercondensatoren. De bereiken van 300 mΩ, 3 Ω en 30 Ω dekken de ESR-waarden van de meeste commerciële supercondensatoren. De fabrikant specificeert het instrument als geschikt voor deze toepassing.

V5: Wat is het verschil tussen de Handler I/O-poort en de RS232/RS485/LAN-interfaces, en wanneer moet elke interface worden gebruikt?

De Handler I/O-poort biedt speciale digitale I/O-lijnen met vaste functies voor pass/fail-uitvoer (HI/IN/LO), triggerinvoer en busy/ready-handshaking. Deze is ontworpen voor directe aansluiting op een PLC of sorteermachine met minimale vertraging. De RS232-, RS485- en LAN-interfaces verzenden de volledige meetgegevens (weerstandswaarde, spanningswaarde, beoordelingsresultaat, enz.) als seriële datapakketten in SCPI- of Modbus-formaat, waardoor een pc of controller op hoger niveau gegevens kan loggen, statistische analyses kan uitvoeren of het instrument op afstand kan bedienen. Voor eenvoudige goed/fout-sortering is de Handler-poort het snelst; voor uitgebreide gegevensverzameling hebben RS232 of LAN de voorkeur.

Klaar om snelle, nauwkeurige vierdraadsmetingen van interne weerstand en spanning toe te voegen aan uw batterijproductie of R&D-laboratorium? Vraag een offerte aan voor de TOB-HP-3561 of neem contact op met onze meettechnici om de integratie met uw bestaande geautomatiseerde testsysteem en vereisten voor communicatieprotocollen te bespreken.

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