Cámara de prueba de temperatura y humedad para pruebas de fiabilidad de celdas de batería

Cámara de prueba de temperatura y humedad - TOB-TH-80C

Espacio de trabajo de 80 L, -40 a +150 °C y 20 a 98 %RH, con cadenas a prueba de explosiones, salida de humos y alarma tricolor para pruebas de celdas

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

Una cámara de prueba de temperatura y humedad reproduce el clima que un producto encontrará en servicio, a una temperatura y humedad que el laboratorio puede mantener dentro de una tolerancia establecida, de modo que un fallo pueda atribuirse al producto en lugar de al clima. La TOB-TH-80C es una cámara de 80 litros para celdas, piezas de automóviles, productos eléctricos y electrónicos, componentes y materiales. Ejecuta perfiles de alta temperatura, baja temperatura, ciclos de temperatura alta-baja y calor húmedo, ya sea como una cualificación basada en normas o como una selección de producción continua.

Abarca de -40 a +150 °C y de 20 a 98 %RH, con una temperatura mantenida con una fluctuación de ±0.5 °C y una desviación de ±2.0 °C, una humedad mantenida con una fluctuación de ±2 %RH y un gradiente de temperatura no mayor a ±1 °C en todo el espacio de trabajo una vez que las condiciones se han estabilizado. El calentamiento promedia de 1 a 3 °C por minuto y el enfriamiento de 0.7 a 1 °C por minuto en todo el rango, ambos no lineales y ambos citados sin carga.

Lo que separa a este gabinete de una cámara climática de propósito general es lo que sucede cuando una celda falla. La puerta cuenta con dos cadenas a prueba de explosiones, la cámara tiene un puerto de escape de humo y una lámpara de alarma tricolor en el panel, y un puerto de equilibrio de presión mecánico se abre por sí solo una vez que la presión interna alcanza su punto de ajuste, por lo que el gabinete nunca tiene que sobrevivir al evento como un recipiente a presión sellado. Dos estantes aislados y un solo orificio de prueba de 50 mm con tapón de silicona y cubierta de acero inoxidable completan el espacio de trabajo.

Ideal para:

• Fabricantes de celdas y laboratorios de prueba que ejecutan exposición a altas y bajas temperaturas, ciclos de temperatura o calor húmedo en celdas de iones de litio, iones de sodio y estado sólido
• Validación de piezas y módulos de automoción, donde un componente tiene que sobrevivir al mismo perfil que el vehículo en el que se encuentra
• Productos, componentes y materiales eléctricos y electrónicos probados según las condiciones de prueba de tipo GB/T 2423
• Grupos de I+D que evalúan nuevas químicas para la pérdida de capacidad, degradación de SEI y evolución de gas a través de un barrido de temperatura
• Control de calidad de entrada y en proceso, donde se repite el mismo perfil en cada lote y la cámara tiene que mantenerlo desatendida durante la noche
• Proveedores de materiales, revestimientos y separadores que necesitan un clima controlado en lugar de un horno de sobremesa

Esta es una cámara de clima constante, no una cámara de choque térmico. Se desplaza entre puntos de consigna a una velocidad de 1 a 3 °C por minuto al calentar y de 0.7 a 1 °C por minuto al enfriar, que es la velocidad correcta para un ciclo de cualificación y para el calor húmedo; no es una máquina de transferencia de aire de dos zonas y no ofrecerá la transición a escala de segundos de una prueba de choque térmico. Si su norma exige una transferencia rápida entre dos temperaturas fijas, el probador de ciclos de temperatura para pruebas de seguridad de baterías es el instrumento más adecuado.

TOB-TH-80C en el suelo de pruebas: 650 mm de ancho, 1650 mm de alto y 1270 mm de profundidad, sobre cuatro ruedas bloqueables.

Indíquenos el formato de celda, la masa de su carga de prueba y la norma que está cualificando, y le confirmaremos el volumen de la cámara, la disposición de los estantes y la configuración del orificio de prueba antes de realizar su pedido.

Especificaciones completas

Las tablas siguientes muestran la cámara tal como está construida, no un resumen de catálogo. Las cifras de capacidad y servicios públicos van primero, luego la temperatura, después la humedad, a continuación la construcción y, por último, las normas de las que se extraen los perfiles. Cada cifra nominal se cita bajo las condiciones de prueba indicadas en la primera tabla —un espacio de trabajo vacío, sin peso de probeta y sin carga térmica de probeta— porque una cámara que alcanza un punto de consigna con 20 kg de celdas en su interior y otra que lo alcanza vacía son dos máquinas diferentes.

1. Capacidad, dimensiones y servicios públicos

Dentro del espacio de trabajo de 400 mm de ancho, 500 mm de alto y 400 mm de profundidad: paredes de SUS 304 de 1.0 mm, dos estantes aislados con una capacidad nominal superior a 20 kg cada uno y el pleno de suministro que dirige el aire hacia abajo a través de la carga.

2. Rendimiento de temperatura

3. Rendimiento de humedad

La zona de control de temperatura y humedad del TOB-TH-80C: 20 a 98 %RH mantenida en todo el intervalo de temperatura utilizable, no un solo punto 85/85.

4. Construcción y materiales

El panel derecho lleva el controlador táctil TFT, los interruptores de encendido e iluminación, el protector de sobretemperatura y el puerto RS-485; las cadenas antideflagrantes están montadas junto a él en el borde de la puerta.

5. Normas de las que se obtienen los perfiles

Las dimensiones totales son aproximadas y se confirman con el plano final antes del envío. Las dimensiones interiores corresponden al volumen útil de trabajo; tenga en cuenta la profundidad del pleno detrás del panel posterior y el giro de la puerta en la parte delantera. Las normas enumeradas son las fuentes de perfiles citadas en la hoja de datos; si su cualificación cumple con la norma IEC 60068-2-1, -2-2, -2-30 o con un perfil específico del cliente, envíela con la consulta y le confirmaremos si la cámara lo soporta.

Componentes eléctricos y mecánicos

Las piezas a continuación determinan cuánto tiempo permanece la cámara dentro de su banda de tolerancia y qué tan rápido se recupera después de abrir una puerta o cambiar la carga. Cuando la ficha técnica menciona una marca, se imprime; cuando no lo hace, la celda se deja vacía en lugar de llenarse con una suposición.

Para cumplir con los requisitos de entrega, el proveedor se reserva el derecho de sustituir un componente por una pieza de grado equivalente, siempre que el rendimiento nominal de las tablas anteriores no cambie. Infórmenos en la etapa de consulta si su propia política de cualificación o de piezas de repuesto fija una marca, y se confirmará en las especificaciones del pedido.

Por qué una celda defectuosa cambia la especificación de la cámara

La mayoría de las cámaras ambientales se compran para productos que fallan de forma no violenta: una carcasa de plástico se amarillea, una junta de soldadura se agrieta, una pantalla se empaña. Una celda de iones de litio no falla de forma no violenta. Por encima de cierta temperatura inicia una cadena exotérmica que purga el electrolito como gas inflamable, y dentro de una caja sellada de 80 litros ese gas no tiene adónde ir. La cabina se convierte entonces en un recipiente a presión, y la puerta —el panel sin soporte más grande de la máquina— se convierte en el punto más débil. Cada característica mecánica enumerada en la protección contra explosiones existe debido a esa secuencia, no porque un catálogo necesitara una lista de puntos.

Las dos cadenas a prueba de explosión son la primera capa. Sostienen la puerta contra un pulso de presión en lugar de dejar que se abra de golpe hacia la habitación, lo cual es la diferencia entre una celda purgada y un proyectil. El puerto de escape de humo es la segunda: ofrece al gas una vía definida para salir del espacio de trabajo en un punto controlado en lugar de a través del sello de la puerta. La lámpara tricolor del panel es la tercera, y es la que importa para ejecuciones nocturnas: la cámara suele estar desatendida cuando una celda se avería, y una lámpara que se puede leer desde el otro lado del laboratorio vale más que un registro que nadie está mirando.

El puerto de equilibrio de presión funciona en la otra dirección y es la característica que más a menudo se omite en una cabina económica. Un perfil de calor húmedo de 20 °C a 85 °C y 85 %RH cambia la presión dentro del espacio de trabajo de forma continua a medida que el aire se calienta y se inyecta vapor de agua. Sin un puerto de equilibrio, el sello de la puerta absorbe esa carga, y el sello es un elemento de desgaste: se endurece, se deforma y una cámara que pasó su validación en el año uno comienza a tener fugas de humedad en las esquinas en el año tres. El puerto aquí es mecánico y sin energía, su presión de apertura se puede ajustar en el sitio y no necesita un programa de mantenimiento propio.

El gradiente es la cifra que se debe leer detenidamente al comparar hojas de datos. Las hojas más antiguas citan una cifra de uniformidad, tomada como la dispersión entre el punto más caliente y el más frío en un momento dado; las revisiones actuales de los métodos de prueba la reemplazaron por un gradiente de temperatura, que compara la temperatura media de dos puntos cualesquiera durante un período. Ambos no son intercambiables, y un proveedor que haya cambiado de método sin decirlo puede parecer haber mejorado una cámara que no ha cambiado. La TOB-TH-80C cita un gradiente de ±1 °C junto con una desviación de ±2.0 °C, por lo que tanto la dispersión espacial como la desviación con respecto al punto de ajuste están en la página.

El límite máximo de +150 °C está ahí para las partes de una cualificación que no son el almacenamiento de celdas. Las hojas de datos de las celdas suelen detenerse entre 60 y 85 °C, pero un programa a nivel de módulo o de paquete a menudo incluye un paso de secado, un horneado de preacondicionamiento o la etapa de alta temperatura de un perfil automotriz que se sitúa por encima de 100 °C. Una cámara clasificada para 130 °C tiene que funcionar al máximo para alcanzar los 120 °C, sin margen restante para la recuperación después de abrir una puerta; los 20 °C adicionales aquí son margen de maniobra, no un titular de catálogo.

Características técnicas clave

• Control en todo el rango, sin banda muerta en los extremos. De -40 a +150 °C y de 20 a 98 %RH se citan como controlables en todo el intervalo, con una precisión de control ajustable de ±0.1 °C y ±0.1 %RH, en lugar de como una banda estrecha en el medio del rango.
• Conmutación sin contacto en calor y humedad. El controlador acciona tanto el calentador como el humidificador a través de relés de estado sólido SSR. No hay arcos en los contactos en cada ciclo de conmutación, lo que importa en un perfil que se modula durante días, y la resolución de conmutación es lo suficientemente fina como para mantener una fluctuación de ±0.5 °C en lugar de oscilar alrededor del punto de ajuste.
• Evaporador de película hidrofílica para deshumidificación. La deshumidificación se realiza por enfriamiento, no por desecante: el aire pasa por un evaporador por debajo de su punto de rocío y el agua cae. El material de las aletas lleva un recubrimiento hidrofílico, por lo que el condensado se desliza en lugar de puentear los huecos de las aletas, que es donde una bobina de aluminio lisa pierde eficiencia a medida que se llenan los huecos.
• Volumen de aire variable, no un ventilador fijo. El suministro proviene de un plénum superior hacia abajo a través de la carga, con retorno en la parte inferior, y la velocidad del impulsor se ajusta mediante un variador de frecuencia desde el controlador. Por lo tanto, el volumen de aire es un parámetro que se puede adaptar a la densidad de empaquetamiento del espacio de trabajo, lo cual es la palanca práctica en el gradiente.
• Aislamiento de PU de 100 mm y ventana calefactada. La construcción de la pared es de 100 mm de poliuretano expandido entre un revestimiento de SUS 304 de 1.0 mm y una carcasa de acero con recubrimiento en polvo. La ventana de observación es de vidrio al vacío de múltiples capas con calefacción eléctrica que se ajusta automáticamente, por lo que se mantiene transparente a -40 °C y a 85 %RH en lugar de congelarse por dentro o condensarse por fuera.
• Dos dispositivos independientes de sobretemperatura. El controlador tiene su propio límite y un protector de temperatura ajustable independiente corta el calentador de forma autónoma. Un dispositivo protege el perfil; el otro protege la muestra cuando el controlador lee mal.
• La calidad del agua es un insumo especificado, no una idea secundaria. El humidificador requiere agua con una resistencia de aislamiento superior a 50 MΩ, y el tanque de 20 L tiene un indicador de nivel y una alarma de bajo nivel con rellenado automático. La incrustación y la conductividad son los dos modos de falla que convierten una especificación de humedad en una llamada de servicio técnico.

Recomendaciones de funcionamiento, mantenimiento y seguridad

1. Antes y durante una ejecución

1. Compruebe el agua primero. Llene el tanque de 20 L con agua pura o agua de grifo purificada, confirme que el indicador de nivel lea por encima de la línea de bajo nivel y confirme que el suministro cumpla con la resistencia de aislamiento de 50 MΩ que requiere el humidificador. La alarma de bajo nivel protege el calentador, no el experimento.
2. Cargue hasta el límite indicado: mantenga la muestra dentro de 2/5 del volumen interior y dentro de 2/5 de cualquier área de estante. Más allá de eso, el aire no puede circular según lo diseñado y el gradiente de ±1 °C deja de ser el valor con el que está operando.
3. Pase los cables de los sensores y los cables de alimentación a través del orificio de prueba de 50 mm, luego vuelva a colocar el tapón de silicona y la cubierta de acero inoxidable. Un orificio de prueba abierto es una fuga permanente de humedad y se manifestará como una desviación de humedad mucho antes de que alguien encuentre la causa.
4. Configure el protector de sobretemperatura independiente por encima del máximo del perfil y por debajo de la temperatura a la que se daña la muestra. Es un dispositivo independiente del controlador, y configurarlo con el mismo valor que el punto de consigna anula la redundancia.
5. Deje que la cámara se estabilice antes de iniciar el temporizador de mantenimiento. La fluctuación, la desviación y el gradiente se indican después de la estabilización; un temporizador iniciado en el momento en que se introduce el punto de consigna mide la bajada de temperatura, no la prueba.
6. Registre las condiciones de la sala. Las especificaciones asumen de 5 a 30 °C y de 10 a 85 % de humedad relativa alrededor del gabinete, y una cámara enfriada por aire en una sala a 35 °C no ofrecerá su velocidad de enfriamiento especificada.

2. Mantenimiento y seguridad

• Humidificador. Vacíelo y límpielo según un programa fijo. Las incrustaciones son la causa habitual de una respuesta de humedad que se vuelve más lenta mes a mes, y son visibles mucho antes de convertirse en un código de fallo.
• Depósito y suministro de agua. Vuelva a llenarlo con la calidad de agua especificada y no deje el depósito seco durante largos periodos. Un depósito seco con el humidificador activado es para lo que existe la protección contra bajo nivel de agua.
• Condensador. Mantenga las aletas del condensador enfriado por aire libres de polvo. Un condensador bloqueado se manifiesta primero como un tiempo de enfriamiento más largo y solo después como un disparo por alta presión.
• Junta de la puerta. Limpie la junta de silicona y el marco de la puerta, y compruebe si hay endurecimiento o deformación en las esquinas. Una junta con fugas hace perder humedad y pone a trabajar el puerto de equilibrio de presión en cada ciclo.
• Orificio de prueba y puerto de equilibrio de presión. Confirme que el tapón esté colocado después de cada ensayo y compruebe que el puerto de equilibrio se abra libremente. Es mecánico y no motorizado, lo que también significa que nada informará si se atasca.
• Ruedas y nivelación. Bloquee las cuatro ruedas antes de un ensayo. Una cámara que puede rodar es una cámara que puede desalinear la junta de la puerta.
• Después de un incidente con la celda. No abra la puerta inmediatamente. Deje que la cámara se ventile a través del puerto de extracción de humos, confirme el estado de la lámpara del panel y el registro del controlador, luego abra con la sala ventilada y el EPI adecuado. Trate los residuos como material contaminado, no como una muestra fallida.

Dos instrumentos suelen situarse junto a esta cámara en una línea de seguridad de celdas: el TOB-8102 temperature control battery short circuit tester para el caso de abuso eléctrico, y el TOB-SKT-10 battery mechanical shock tester para el mecánico. Entre ambos cubren las tres categorías de abuso que la mayoría de los programas de calificación de celdas ejecutan antes de que se apruebe un diseño.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: Las hojas de datos de las celdas suelen detenerse en 60 u 85 °C. ¿Por qué pagar por +150 °C?

Porque la cámara rara vez se utiliza en su límite máximo, y ese es el punto. Un armario clasificado para 130 °C al que se le pide mantener 120 °C está funcionando al límite, sin margen de reserva para recuperarse tras abrir una puerta y con un tiempo de enfriamiento más prolongado antes de cada fase de alta temperatura. Los 20 °C de margen superior son lo que permite que la misma unidad ejecute también una etapa de secado, un horneado de preacondicionamiento o la porción de alta temperatura de un perfil de módulo o de automoción que supere los 100 °C. Si su programa nunca supera los 85 °C, el límite máximo no es la razón para comprar esta cámara; lo son la protección contra explosiones y el gradiente.

P2: Solo hay un orificio de prueba de 50 mm. ¿Es suficiente para mi cableado?

Un puerto de 50 mm admite un haz realista de termopares, cables sensores y cables de carga, siempre que el haz se monte como un conjunto con un prensaestopas sellado en lugar de introducirse de forma suelta. Si su configuración necesita pasamuros de alimentación y medición separados, indíquelo en la fase de consulta: el número de puertos es fijo en la hoja de datos, y añadir un segundo puerto es una decisión que debe tomarse durante la fabricación, no una modificación de campo. El tapón y la cubierta de acero inoxidable se suministran con el puerto único de serie.

P3: La hoja anterior decía uniformidad. Esta dice gradiente. ¿Cuál es mejor?

Ninguna es mejor; miden cosas diferentes y la revisión del método de prueba cambió la definición. La uniformidad comparaba el punto más caliente y el más frío en un solo momento, lo cual es sensible a la ubicación del sensor y a cuán recientemente se abrió la puerta. El gradiente compara las temperaturas medias de dos puntos cualesquiera durante un período, lo cual es lo suficientemente estable como para comparar una cámara con otra. La trampa es una hoja de datos que cambia discretamente de método y aparenta haber mejorado. Aquí el gradiente es de ±1 °C y la desviación es de ±2,0 °C, ambos indicados, por lo que puede mapear las cifras a la definición que utilice su propia norma.

P4: ¿Puede mantener 85 °C / 85 %RH durante semanas?

85 °C y 85 %RH se encuentran dentro de ambos rangos nominales, de 20 a 98 %RH y de -40 a +150 °C, y la desviación de humedad en ese punto se cotiza como ≤ +2 / -3 %RH, que es la más estricta de las dos bandas. Lo que determina si se mantiene durante semanas no es la especificación sino el agua: el tanque debe rellenarse con agua de la calidad especificada, el humidificador debe mantenerse libre de incrustaciones y la sala debe permanecer entre 5 y 30 °C y 10 y 85 %RH. Las pruebas prolongadas de calor húmedo son una cuestión de consumibles y mantenimiento, no de capacidad.

P5: ¿Qué sucede realmente si una celda ventea dentro de la cámara?

El gas sale de la celda, la presión en el espacio de trabajo aumenta, el puerto de equilibrio mecánico se abre a su presión establecida y el puerto de escape de humo proporciona al gas una ruta de salida definida. Las dos cadenas a prueba de explosiones retienen la puerta en lugar de dejar que el pulso de presión la abra de golpe. La lámpara tricolor en el panel señala el evento a la sala, y el protector independiente de sobretemperatura corta el calefactor si la liberación también eleva la temperatura. La cámara está diseñada para contener el evento y seguir siendo útil, no para ser un recipiente a presión o una instalación de prueba de fuego; si su protocolo requiere un sistema de supresión de incendios o depuración de gas, esa es una especificación diferente y debe plantearse antes del pedido.

P6: ¿Necesito la opción LAN o con RS-485 es suficiente?

RS-485 es suficiente para una cámara que se comunica con una PC o con un registrador de datos de laboratorio, y es la interfaz estándar en el panel. LAN es la opción a elegir cuando la cámara debe estar en una red compartida con varios instrumentos, cuando el perfil y el registro deben llegar a un sistema central sin una PC dedicada, o cuando la unidad está lo suficientemente lejos como para que alguien quiera revisarla sin tener que caminar hasta ella. Decídalo en la etapa de pedido: la interfaz se especifica con el controlador, y la modificación posterior implica cambiar el panel.

Envíenos el formato de la celda, la carga que pretende introducir en los 80 litros y la norma o el perfil de cliente para el que está homologando, y le diremos si la disposición de los estantes y el único orificio de prueba son suficientes, o si la construcción necesita un segundo puerto antes de salir de fábrica.

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

Revisado por: Science Wang, Six Sigma Black Belt, Battery Lines | Última actualización: 23-10-2026