Probador de resistencia interna de batería 20V, 0.01mΩ–31Ω | TOB-HP-3561

TOB-HP-3561 Probador de Resistencia Interna de Baterías de Precisión — Medición AC-IR y DC-V para I+D y Producción de Baterías

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

El TOB-HP-3561 es un probador de resistencia interna de baterías de precisión que mide simultáneamente la resistencia interna de CA (AC-IR) y el voltaje de circuito abierto de CC (DC-V) de una celda o paquete de baterías, utilizando un método de medición de cuatro hilos (Kelvin). Un microprocesador de alto rendimiento controla el ciclo de medición, proporcionando lecturas rápidas y estables en tres rangos de resistencia seleccionables (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) y un único rango de voltaje de 20 V. La medición AC-IR utiliza una señal de prueba de 1 kHz ± 0,2 Hz, una frecuencia ampliamente adoptada en toda la industria de baterías porque se correlaciona bien con la resistencia óhmica que determina la caída de voltaje de una celda bajo carga.

El esquema de medición de cuatro hilos separa los cables que transportan corriente de los cables de detección de voltaje, eliminando la contribución de la resistencia de los cables y la resistencia de contacto del valor medido. Esto es esencial para resolver resistencias internas tan bajas como decenas de microohmios, una capacidad que un simple ohmímetro de dos hilos no puede proporcionar. El TOB-HP-3561 alcanza una mejor resolución de 10 µΩ en el rango de 300 mΩ y de 1 mV en el rango de voltaje de 20 V.

El TOB-HP-3561 está equipado con una pantalla LCD TFT a color de 3,5 pulgadas para una lectura clara de los datos de medición, un comparador integrado que almacena hasta 30 registros con clasificación de 10 niveles y conteo por lotes, y cuatro modos de disparo (interno, manual, externo, automático y bus) que le permiten funcionar de forma independiente o integrado en una línea de producción automatizada. Las interfaces de comunicación incluyen RS232, RS485, un puerto LAN opcional y un puerto Handler (E/S) para conexión directa con PLC. El instrumento admite los protocolos de comunicación SCPI y Modbus.

Ideal para:

1. Fabricantes de celdas de baterías de ion-litio que realizan pruebas de resistencia interna y voltaje al 100 % al final de línea en celdas cilíndricas, tipo bolsa y prismáticas.
2. Laboratorios de I+D que caracterizan nuevos materiales de electrodos y la calidad de soldadura de pestañas mediante el seguimiento de la evolución de AC-IR durante los ciclos de formación.
3. Fabricantes de supercondensadores que miden ESR (resistencia serie equivalente), que el TOB-HP-3561 puede probar directamente mediante la función AC-IR.
4. Líneas de ensamblaje de paquetes de baterías donde la resistencia interna de celdas individuales debe coincidir antes de la agrupación en serie-paralelo.
5. Equipos de producción automatizados que requieren un probador rápido equipado con Handler para comunicar señales de aprobado/rechazado para clasificación en línea.

¿Necesita saber si el rango de 300 mΩ o 3 Ω es correcto para la resistencia interna típica de su celda? Contacte con nuestros ingenieros de medición con la capacidad nominal y la química de su celda.

Dónde encaja el probador de resistencia interna en la producción de baterías y el control de calidad

La resistencia interna es uno de los dos parámetros eléctricos principales que definen la salud y el rendimiento de una celda de batería; el otro es la capacidad. Una resistencia interna elevada provoca una caída excesiva de voltaje bajo carga, reduce la capacidad útil de descarga y genera calor que acelera la degradación. En un entorno de producción, cada celda debe comprobarse para resistencia interna y voltaje de circuito abierto antes de ensamblarse en un paquete, porque una sola celda de alta resistencia en una cadena en serie limitará el rendimiento de toda la cadena y puede verse sometida a sobrecarga o sobredescarga por el BMS.

El TOB-HP-3561 se utiliza en varios puntos de control de calidad:

• Inspección de celdas entrantes:Los fabricantes de celdas y ensambladores de paquetes utilizan el probador para verificar que las celdas entrantes cumplen los límites especificados de resistencia interna y voltaje. La función de comparador (30 registros, clasificación de 10 niveles) puede clasificar automáticamente las celdas en lotes según umbrales Hi/IN/Lo programados por el usuario tanto para resistencia como para voltaje.
• Pruebas posteriores a la formación:Después del primer ciclo de carga-descarga (formación), la resistencia interna de una celda se encuentra en su línea base inicial. El TOB-HP-3561 registra este valor, que posteriormente sirve como referencia para seguir la degradación durante pruebas de ciclos o devoluciones de campo.
• Emparejamiento durante el ensamblaje del paquete:Las celdas que se conectarán en serie deben tener resistencias internas estrechamente coincidentes para garantizar una distribución uniforme de corriente y temperatura durante los ciclos de carga-descarga. La alta velocidad de medición del TOB-HP-3561 (hasta 66 veces por segundo en modo Ex.Fast) permite una clasificación de alto rendimiento.
• Verificación de calidad de soldadura:La medición AC-IR puede detectar una mala soldadura entre pestaña y lámina o entre pestaña y tapa: una soldadura con un área de contacto insuficiente mostrará una resistencia anormalmente alta. Al medir la resistencia a nivel de celda, el TOB-HP-3561 proporciona una comprobación rápida y no destructiva del proceso de soldadura.

El método de prueba de cuatro hilos y la frecuencia de medición de 1 kHz están ambos establecidos por estándares industriales para pruebas de resistencia interna de baterías, garantizando que los resultados sean comparables con los obtenidos de instrumentos de otros fabricantes que funcionan bajo las mismas condiciones.

Cómo mide el TOB-HP-3561 la resistencia interna de CA y el voltaje de CC

El TOB-HP-3561 aplica una corriente de CA conocida (normalmente 10 mA, 1 mA o 100 µA según el rango seleccionado) a una frecuencia de 1 kHz a la batería bajo prueba, mediante los cables de fuente de la pinza Kelvin. El voltaje de CA que se desarrolla en los terminales de la batería en respuesta a esta corriente se mide mediante un par separado de cables de detección, conectados lo más cerca posible de los terminales de la batería. Debido a que el circuito voltímetro tiene una impedancia de entrada muy alta, prácticamente no circula corriente por los cables de detección y, por lo tanto, la caída de voltaje causada por cualquier resistencia de cable o resistencia de contacto en esos cables es cero. El voltaje medido dividido por la corriente aplicada proporciona la resistencia interna de CA.

El voltaje de circuito abierto de CC se mide simultáneamente mediante los mismos cables de detección. El instrumento lee el potencial de CC entre los terminales positivo y negativo, mostrándolo con una resolución de 1 mV.

El microprocesador dentro del TOB-HP-3561 controla toda la secuencia de medición: establece el rango de corriente adecuado (automáticamente o mediante selección manual), genera la señal de CA de 1 kHz, digitaliza la respuesta de voltaje, calcula la resistencia y controla la pantalla TFT de 3,5 pulgadas. Los resultados de medición también se transmiten mediante cualquiera de las varias interfaces de comunicación para registro de datos o control automatizado.

Los elementos funcionales clave del TOB-HP-3561 incluyen:

• Conexión de cuatro hilos (Kelvin):La pinza de prueba Kelvin HK9500-11A, suministrada de serie, lleva cuatro cables a la batería: dos para transportar la corriente de prueba y dos para detectar el voltaje. Esta disposición elimina el error de medición causado por la resistencia de los cables de prueba y la resistencia de contacto en las mordazas de la pinza.
• Tres rangos AC-IR con selección automática o manual:El instrumento puede seleccionar automáticamente el rango más adecuado, o el operador puede bloquear un rango específico. Los rangos abarcan 300 mΩ (mejor resolución 10 µΩ), 3 Ω (100 µΩ) y 30 Ω (1 mΩ), cubriendo desde una celda de potencia de gran formato con resistencia ultrabaja hasta una celda de botón de alta resistencia o una batería seca.
• Comparador y clasificación:Se pueden almacenar hasta 30 registros, cada uno con umbrales Hi/IN/Lo para resistencia y voltaje. Una función de clasificación de 10 niveles clasifica las piezas en lotes, y el instrumento proporciona un juicio completo (resultado combinado de resistencia y voltaje) mediante la pantalla, una luz indicadora, un zumbador audible y una señal externa de E/S mediante la interfaz Handler.
• Múltiples opciones de disparo y comunicación:El instrumento puede activarse internamente, manualmente, mediante un interruptor externo, automáticamente a un intervalo establecido o mediante un comando de bus. La comunicación con un PC o PLC es posible mediante RS232, RS485, un puerto LAN opcional (utilizando el protocolo SCPI) o el puerto de E/S Handler. Los protocolos SCPI y Modbus son compatibles con las interfaces RS232 y RS485, mientras que el puerto LAN utiliza SCPI.
• Amplia tolerancia de voltaje de alimentación:El instrumento funciona con CA de 100 V a 240 V, 47–63 Hz, y consume menos de 15 VA, lo que lo hace compatible con sistemas eléctricos de todo el mundo.

Características clave de rendimiento del TOB-HP-3561

Medición simultánea de CA-IR y CC-V

El TOB-HP-3561 mide la resistencia interna y el voltaje de circuito abierto en un único ciclo de prueba, mostrando ambos valores en la pantalla LCD a color de 3,5 pulgadas. Esto acelera el proceso de inspección y garantiza que ambos parámetros se registren para cada celda, lo cual es fundamental para la trazabilidad en la producción de alto volumen.

Amplio rango de medición con tres escalas de resistencia seleccionables

Los tres rangos (300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω) cubren todo el espectro de valores de resistencia interna de baterías encontrados en la práctica. Una celda de bolsa EV de gran formato con una resistencia deunos cientos de microohmios se mide en el rango de 300 mΩ con una resolución de 10 µΩ. Una celda de botón pequeña o una batería seca con una resistencia de varios ohmios puede medirse en el rango de 3 Ω o 30 Ω. El rango puede configurarse manualmente o dejarse en modo automático para que el instrumento seleccione la escala óptima.

Alta precisión y velocidad de medición rápida

En los rangos de resistencia, la precisión básica es de ±0,5 % de la lectura ± 0,02 % de la escala completa (en modo lento). La precisión del voltaje es de ±0,05 % ± 0,002 % de la escala completa. Hay cuatro velocidades de medición disponibles: Lenta (3 lecturas/s), Media (10 lecturas/s), Rápida (30 lecturas/s) y Ex.rápida (66 lecturas/s). En modo Ex.rápido, una celda puede probarse en aproximadamente 15 ms, cumpliendo las demandas de rendimiento de las líneas de producción automatizadas.

Comparador completo con clasificación por grupos y salida de E/S

El comparador de 30 grupos puede almacenar límites individuales de aprobado/rechazado para resistencia y voltaje. La función de clasificación de 10 grados clasifica físicamente las celdas en contenedores mediante el puerto de E/S del controlador, que emite señales HI/IN/LO que pueden controlar relés o desviadores externos. El instrumento registra el recuento total de celdas de cada grado.

Conectividad amplia para la integración de automatización

El puerto de E/S del controlador proporciona comunicación directa y aislada galvánicamente con PLC y controladores de automatización. Para la adquisición de datos basada en PC, están disponibles las interfaces RS232, RS485 y LAN opcional. La compatibilidad con los protocolos SCPI/Modbus duales permite integrar el TOB-HP-3561 en sistemas de prueba existentes sin cambios de software.

Diseño compacto preparado para sobremesa con bajo consumo de energía

Con dimensiones de 325 mm × 215 mm × 80 mm y un peso de 3 kg, el TOB-HP-3561 cabe fácilmente en una mesa de laboratorio o en un estante de un bastidor de prueba de línea de producción. El consumo de energía inferior a 15 VA es insignificante en una instalación con cientos de instrumentos funcionando continuamente.

Especificaciones técnicas completas

Las siguientes tablas contienen las especificaciones exactamente como se proporcionan para el TOB-HP-3561.

Resistencia interna de CA (AC-IR)

Tensión de CC (DC-V)

Otras funciones

Configuración estándar

Recomendaciones prácticas para pruebas de resistencia interna

Las siguientes recomendaciones ayudan a los usuarios a obtener las mediciones más precisas y repetibles con el TOB-HP-3561.

• Integridad de la conexión de cuatro hilos: Asegúrese siempre de que tanto las mordazas de fuente como las mordazas de detección del clip Kelvin hagan un contacto firme con el terminal de la batería. Una conexión de detección floja provocará que el voltaje medido fluctúe, produciendo una lectura de resistencia inestable. Limpie las mordazas periódicamente para eliminar suciedad u oxidación.
• Corrección de cero: Antes de iniciar una sesión de medición, realice un ajuste de cero mediante cortocircuito en el rango seleccionado conectando directamente entre sí los clips de fuente y detección (sin una batería) y ejecutando la función de cero. Esto compensa cualquier desviación residual en los cables y el instrumento.
• Selección de velocidad de medición: Para pruebas rutinarias de control de calidad, la velocidad Media o Rápida proporciona un buen equilibrio entre rendimiento y precisión. Use la velocidad Lenta para mediciones de referencia y para celdas con resistencia interna muy baja, donde el tiempo adicional de estabilización mejora la repetibilidad de la medición. Use la velocidad Ex.Rápida solo cuando se requiera el máximo rendimiento en una línea automatizada, y verifique que la penalización de precisión añadida (±2 dgt o ±3 dgt) sea aceptable para la aplicación.
• Configuración del comparador: Al utilizar el comparador para clasificación de aprobación/rechazo, establezca los límites de resistencia y voltaje ligeramente dentro de los límites de especificación de la celda para crear una banda de protección que tenga en cuenta la incertidumbre de medición. El almacenamiento de 30 registros permite guardar configuraciones de prueba dedicadas para cada modelo de celda.
• Integración con automatización: El puerto Handler I/O proporciona la comunicación de sincronización de hardware más rápida para clasificación automatizada. Para el registro de datos en un PC, RS232 o LAN son las interfaces preferidas. Si el instrumento formará parte de un sistema de prueba más grande que utilice Modbus, configure el puerto RS232 o RS485 para el protocolo Modbus.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Por qué el TOB-HP-3561 utiliza una frecuencia de prueba de 1 kHz en lugar de CC para la resistencia interna?

La señal de CA de 1 kHz separa la resistencia puramente óhmica de la batería (la resistencia combinada de los colectores de corriente, las soldaduras de las pestañas y el electrolito) de los procesos más lentos y dependientes del tiempo, como las reacciones de transferencia de carga y la difusión. Una medición de CC incluiría estas contribuciones más lentas y daría un valor mayor y menos reproducible. La frecuencia de 1 kHz se ha convertido en un estándar de la industria, y el valor medido por el TOB-HP-3561 puede compararse directamente con las especificaciones de las hojas de datos de la mayoría de los fabricantes de celdas.

P2: ¿Puede el TOB-HP-3561 medir la resistencia interna de un paquete de baterías o solo de celdas individuales?

El instrumento puede medir cualquier batería cuyo voltaje en circuito abierto sea inferior a 20 V. Una celda individual de ion de litio suele ser de 3.0–4.2 V, por lo que el instrumento puede medir paquetes de aproximadamente 4–5 celdas en serie (un paquete de litio 5S estaría a ~21 V completamente cargado, acercándose al límite). Para paquetes de mayor voltaje, el voltaje superaría el rango de 20 V y se necesitaría otro instrumento. La resistencia del propio paquete puede medirse siempre que el voltaje esté dentro del rango.

P3: ¿Con qué frecuencia debe calibrarse el TOB-HP-3561 y qué procedimiento de calibración se recomienda?

El instrumento contiene una referencia de precisión y realiza autodiagnósticos internos al encenderse. Para entornos de producción donde la trazabilidad es obligatoria, se recomienda una calibración anual utilizando un estándar de resistencia certificado y un estándar de voltaje. La calibración puede ser realizada por un laboratorio de calibración certificado. Contacte con TOB si se desea un procedimiento de calibración interno.

P4: ¿Puede utilizarse el instrumento para medir la ESR de supercondensadores?

Sí. La medición de CA-IR a 1 kHz es directamente aplicable a las pruebas de ESR (resistencia serie equivalente) de supercondensadores. Los rangos de 300 mΩ, 3 Ω y 30 Ω cubren los valores de ESR de la mayoría de los supercondensadores comerciales. El fabricante especifica que el instrumento es adecuado para esta aplicación.

P5: ¿Cuál es la diferencia entre el puerto Handler I/O y las interfaces RS232/RS485/LAN, y cuándo debe utilizarse cada uno?

El puerto Handler I/O proporciona líneas digitales de E/S dedicadas y de función fija para salida de aprobación/rechazo (HI/IN/LO), entrada de disparo y comunicación de ocupado/listo. Está diseñado para conexión directa a un PLC o una máquina de clasificación con latencia mínima. Las interfaces RS232, RS485 y LAN transmiten todos los datos de medición (valor de resistencia, valor de voltaje, resultado de evaluación, etc.) como paquetes de datos serie en formato SCPI o Modbus, permitiendo que un PC o un controlador de nivel superior registre datos, realice análisis estadísticos o controle remotamente el instrumento. Para una clasificación simple de pasa/no pasa, el puerto Handler es el más rápido; para una adquisición de datos completa, se prefiere RS232 o LAN.

¿Está listo para añadir pruebas rápidas y precisas de resistencia interna y voltaje de cuatro hilos a su laboratorio de producción de baterías o I+D? Solicite una cotización del TOB-HP-3561 o contacte con nuestros ingenieros de medición para analizar la integración con su sistema de prueba automatizado existente y los requisitos del protocolo de comunicación.

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