德國BRS在線電池電芯測量儀AN 20

--可組裝到電池生產產線

用于裝配線上單個電池電芯單體的*測試

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要求

電池組由單個電池組成。 在接收檢查期間，驗證電池單元的質量，特別是它們符合規范; 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測量設備在1秒內進行3參數快速測試來實現的。

原理

電池單元的內阻是頻率依賴的。 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，通常在1kHz下測量

?直流電阻：可以得出有關電極的結論；為了提高測量速度，應考慮10Hz的頻率

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

結果

通常，圓柱形電池的測量結果表明開路電壓（左圖）不重要且幾乎不會出現偏差：

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）; 只有這兩個參數的測量才能提供有關電池質量的信息！

測量

1.測試適配器（接觸）

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

為了接觸，優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。 為了實現適當的電接觸，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，兩個導線管應分開。 電流供應（力）和電壓測量（感應）應分開安排。 電線必須加捻，長度不應超過3米。 *直徑：感應線為0.25mm2，強力線為0.5mm2。

3.集成到系統控制中

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

通常觸發測量本身：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，測量設備將提供相應的錯誤消息。

將記錄和評估測試結果：臨界值和統計分布（平均值，標準偏差）。 應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

用于開發中圓柱形電池的質量控制

要求

開發中的資格測試，以找出適合用例的電池單元。 質量保證中的樣品測試，以驗證電池質量。

為此，三個電池參數：

?電壓U

?能力C

?內阻R

必須確定。 靜態測量電壓和容量（使用DC），內部電阻作為AC值動態測量。

單元的內阻由歐姆和電容元件組成，因此取決于頻率。 從頻率響應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波動時檢查電池。 也可以比較不同制造商或技術的電池。

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）。

實現

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

?與之接觸的電池測試適配器CTA

四線技術中的電池

?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，通常作為附件提供1。此后，電池通過BTC1以可調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的頻率范圍內進行，顯示阻抗的歐姆分數（實部）和電容部分（虛部）。在頻譜模式下，所有頻率都連續測量并顯示為奈奎斯特圖。可以根據要求計算等效電路圖參數。

應用，操作

容量測量

在輸入放電結束電壓，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，測量結束，到該點的電荷對應于電池的容量。

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，y軸=電容部分，顯示1khz和0.1Hz之間的阻抗的頻率響應。 每個點代表一個頻率。 可以根據要求計算模型參數RS，RP，CP。

三、AN17UPS系統的服務策略

通常的服務策略

服務和維護通常定期（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）

電壓測量提供有關實際充電狀態的信息，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時間（幾個小時）;在此期間，應急電源停止運行。

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

改善服務戰略

通過額外的內阻測量，可以估算出塊的趨勢分析。

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

評測

評估的重要標準是：

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

2）電壓和內阻測量值的時間趨勢。

人們利用內阻增加老化（=容量損失）的經驗：

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據完成的。如果沒有這樣的數據，您可以使用以下經驗法則：內阻加倍表示容量減少20％。

結論

額外的內阻測量具有以下優點：

a）通過內阻/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）根據早期識別趨勢的要求調整服務間隔（?年和1年之間）。負載測試僅在需要時執行，例如如果內阻測量顯示容量顯著下降。

c）電阻數據的統計分析是UPS單元的預測以及個別更換電池塊的需要。

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