福祿克BT5300針對1mΩ以內的電芯,支持最大300mA的測試電流,是傳統儀表的3倍,改善了測試中的信號比。單次的測量就可以達到傳統儀表開啟平均后數據的穩定性,減少了測試時間。并且,它的抗干擾性更強,極大減少了現場的線路調試時間。

福祿克,鋰電設備,電池測試儀

圖片來源:福祿克

鋰電設備高速發展過程中,產線自動化趨勢逐漸涌現。然而在龐大且精密的電池產線,環境中“看不見”的干擾實則錯綜復雜。以化成段OCV測試為例,后端產線的分選工作需要測試臺結合電腦控制、聯動機械結構、測試儀器共同完成。動力電池的分選工藝精度所要求現有測試儀器可實現的測試精度——OCV在ppm級別(百萬分之X),ACIR在0.X%(千分之X),可在實際產品集成過程中,誤差將被放大數十倍,有甚者嚴重失真,或是誤報。如此誤差產生的不確定性,讓鋰電工藝及設備工程師都為之苦惱。

電芯分選的工藝水平一定程度上決定了后續模組及pack整體的性能,那是否有解決干擾,或者提升抗擾能力的解決方案呢?我們以福祿克電池測試儀BT5300為例,介紹如何通過合理規劃系統走線,設置儀器參數,設計切換電路等來提升OCV及ACIR測試穩定性。

系統走線

1.1 儀表接口處將SOURCE和SENSE連接線分開

OCV與ACIR測試核心是測試儀器,由于被集成的原因,從儀器端口接出的線一般較長且彎彎曲曲,之中的走線就有學問。     

如下圖左所示,需要將SOURCE HI,SOURCE LO的連接線,SENSE HI,SENSE LO的連接線分開,從而減少相互之間的干擾。推薦類似下右圖所示是的連接方式,它會使系統更具備抗干擾能力。即使是小量程,比如3mΩ,都可以完成測試。 

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同理,如果使用開關板卡實現大量電芯快速掃描測試,則在連接開關矩陣之后,SOURCE與SENSE兩端走線也應該進行分開,以保證互相之間的干擾。

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福祿克 SW9010 32通道掃描板卡

1.2 采用雙絞線,并減少環路面積——抵抗渦電流

從儀表端口出來的連接線,需要盡量采用雙絞線。有條件的情況下,可以采用屏蔽+雙絞的連接線。在雙絞線區域,SOURCE線(即連接SOUCE HI與SOUCE LO接口的連接線)電流產生的磁場自身互相抵消,SENSE線(即連接SENSE HI與SENSE LO接口的連接線)在交變磁場中產生的感應電壓也互相抵消, 最大程度的減輕了SOURCE到SENSE的電磁感應。

在靠近電池的位置,不可避免地,由SOURCE線和SENSE線各自圍成一個環路區域,環路區域的交疊部分具有明顯的電磁感應現象。若此區域附近存在導體,將容易產生渦流,引入誤差。參考下面SOURCE與SENSE的環路區域走線方式,可以盡量避免交疊,可以減輕渦流的影響。

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帶載能力

衡量設備帶載能力的參數,一般指儀器支持的回路電阻大小。

電池測試儀所支持的回路電阻表示的是在電池測試儀SOURCE+與SOURCE-接口間,SENSE+與SENSE-接口間整個測試回路的電阻,包括 開關電路(包括繼電器),測試線,測試探針,待測件等的電阻。

以此,我們可以將帶載能力比作成一架馬車,回路電阻比作馬車拉動的貨物。如果貨物過大或過重,可想而知,馬車或將行駛緩慢或將無法拉動貨物。

當系統中的連接線比較長(如超過2米)或電芯尺寸比較大的情況下,有時會發生儀表無法測試出電芯內阻的情況: 比如測試的方塊電池內阻為0.5mΩ,圓柱電池為15mΩ,但是用3mΩ和30mΩ量程都無法測試出來,必須用300mΩ量程才可以。采用大量程,雖然可以測試出數值,但是會導致精度的損失,無法達到分選的目的。出現這種情況的原因,是由于儀表的帶載能力不夠導致的,即所使用的儀表能夠支持測試線的電阻值小于實際系統電阻值。

福祿克電池測試儀的帶載能力是傳統儀表的數倍,可以確保即使在采用長測試線,測試大尺寸電芯的情況下,仍然可以用3mΩ和30mΩ量程來獲得穩定的讀數。

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測試電流

內阻測試過程中,儀表會通過SOURCE端口生成激勵電流,再通過SENSE端口來檢測兩端的電壓,最后計算出內阻值。傳統儀表采用100mA的測試電流,針對10mΩ及以上的電芯可以獲得穩定的讀數。近年來,隨著電芯容量的增大,內阻從數年前的10mΩ以上,逐漸的降低為1mΩ以內,甚至僅0.1-0.2mΩ。針對這類電芯,仍然采用100mA測試電流,測試結果會很容易受到系統干擾,導致測試結果不穩定等情況發生。為了解決這類問題,測試系統的開發中需要通過多次測量取平均功能的方式,加大測試時間來減少測試值的波動。并且,現場調試人員需要花費幾個小時來調整測試臺中各個通道的線路,來盡量的減少系統的干擾。系統一旦調整好,后續任何線路的微小更改,都可能再次導致測試值的不穩定。 

福祿克BT5300針對1mΩ以內的電芯,支持最大300mA的測試電流,是傳統儀表的3倍,改善了測試中的信號比。單次的測量就可以達到傳統儀表開啟平均后數據的穩定性,減少了測試時間。并且,它的抗干擾性更強,極大減少了現場的線路調試時間。 

掃描下方二維碼下載Fluke BT5300系列具體參數

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[責任編輯:林音]

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