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 al que se enfrentará un producto 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 a las condiciones meteorológicas. 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 y baja, y calor húmedo, ya sea como una calificación 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 que se mantiene a una fluctuación de ±0,5 °C y una desviación de ±2,0 °C, una humedad que se mantiene a 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 cotizados sin carga.

Lo que separa a este armario de una cámara climática de uso general es lo que sucede cuando una celda falla. La puerta lleva dos cadenas a prueba de explosiones, la cámara cuenta con 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 armario nunca tiene que sobrevivir al evento como un recipiente a presión sellado. Dos estantes aislados y un único 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 pruebas que realizan exposiciones a temperaturas altas y bajas, ciclos de temperatura o calor húmedo en celdas de ión litio, ión 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 en cuanto a la pérdida de capacidad, degradación de la SEI y evolución de gas en 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 sin supervisión durante la noche
• Proveedores de materiales, revestimientos y separadores que necesitan un clima controlado en lugar de una estufa de banco

Esta es una cámara de clima constante, no una cámara de choque térmico. Se desplaza entre puntos de ajuste 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 una inmersión de calificación y para el calor húmedo; no es una máquina de transferencia de aire de dos zonas y no proporcionará la transición de 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, montada sobre cuatro ruedas con freno.

Indíquenos el formato de la celda, la masa de su carga de prueba y la norma según la cual realiza la calificación, y le confirmaremos el volumen de la cámara, la disposición de los estantes y la configuración de los orificios de prueba antes de que realice 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 finalmente las normas de las que se extraen los perfiles. Cada cifra nominal se cotiza bajo las condiciones de prueba indicadas en la primera tabla —un espacio de trabajo vacío, sin peso de muestra y sin carga térmica de muestra—, ya que una cámara que alcanza un punto de ajuste con 20 kg de celdas en su interior y una 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 impulsa 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 incluye 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 este en el borde de la puerta.

5. Normas en las que se basan 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 los perfiles citadas en la hoja de datos; si su cualificación se rige por IEC 60068-2-1, -2-2, -2-30 o por un perfil específico del cliente, envíela con la consulta y le confirmaremos si la cámara lo cumple.

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 en las tablas anteriores no varíe. Indíquenos en la fase de consulta si su propia política de homologación o de piezas de repuesto fija una marca, y se confirmará en la especificación del pedido.

Por qué una celda defectuosa cambia las especificaciones de la cámara

La mayoría de las cámaras ambientales se compran para productos que fallan de forma no violenta: una carcasa de plástico 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 una determinada temperatura, inicia una cadena exotérmica que expulsa electrolito en forma de gas inflamable, y dentro de una caja sellada de 80 litros ese gas no tiene adónde ir. La cabina se convierte entonces en el recipiente a presión, y la puerta —el panel más grande sin soporte de la máquina— se convierte en el punto más débil. Cada característica mecánica enumerada bajo la protección contra explosiones existe debido a esa secuencia, no porque un catálogo necesitara una lista de viñetas.

Las dos cadenas a prueba de explosiones 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 que marca la diferencia entre una celda con salida de gases y un proyectil. El puerto de escape de humos es el segundo: proporciona al gas una ruta de salida definida desde el espacio de trabajo en un punto controlado en lugar de a través de la junta de la puerta. La lámpara tricolor del panel es la tercera, y es la que importa para las ejecuciones nocturnas; la cámara suele estar desatendida cuando una celda falla, y una lámpara que se puede leer desde el otro lado del laboratorio vale más que una entrada de registro que nadie está vigilando.

El puerto de equilibrio de presión funciona en la dirección opuesta, y es la característica que más se suele omitir en una cabina económica. Un perfil de calor húmedo de 20 °C a 85 °C y 85 % de humedad relativa cambia la presión dentro del espacio de trabajo continuamente a medida que el aire se calienta y se inyecta vapor de agua. Sin un puerto de equilibrio, la junta de la puerta absorbe esa carga, y la junta es un elemento de desgaste: se endurece, toma una forma permanente y una cámara que pasó su validación en el primer año comienza a perder humedad por las esquinas en el tercer año. El puerto aquí es mecánico y no motorizado, su presión de apertura es ajustable in situ y no necesita un programa de mantenimiento propio.

El gradiente es el número que se debe leer con atención al comparar fichas técnicas. 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 han reemplazado por un gradiente de temperatura, que compara la temperatura media de dos puntos cualesquiera durante un período. Ambas no son intercambiables, y un proveedor que cambió de método sin decirlo puede parecer que ha mejorado una cámara que no ha cambiado. El 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 el desfase respecto al punto de ajuste están en la página.

El límite de +150 °C está ahí para las partes de una homologación que no corresponden al almacenamiento de celdas. Las fichas técnicas de las celdas suelen detenerse entre 60 y 85 °C, pero un módulo o un programa a nivel de pack a menudo incluye un paso de secado, un horneado de preacondicionamiento o la etapa de alta temperatura de un perfil de automoción que se encuentra por encima de los 100 °C. Una cámara clasificada para 130 °C tiene que funcionar al máximo para alcanzar los 120 °C, sin margen para la recuperación tras la apertura de una puerta; los 20 °C adicionales aquí son margen operativo, no un titular.

Características clave de ingeniería

• Control de rango completo, sin banda muerta en los extremos. Se citan de -40 a +150 °C y de 20 a 98 % de humedad relativa como controlables en todo el intervalo, con una precisión de control ajustable de ±0.1 °C y ±0.1 % de humedad relativa, en lugar de como una banda estrecha en el centro 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 formación de arcos en los contactos en cada ciclo de conmutación, lo que importa en un perfil que 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 mediante enfriamiento, no mediante desecante: el aire pasa por un evaporador por debajo de su punto de rocío y el agua se precipita. El bloque de aletas cuenta con un recubrimiento hidrofílico, por lo que el condensado se desliza en lugar de puentear los espacios entre las aletas, que es donde un serpentín de aluminio liso pierde eficiencia a medida que los espacios se llenan.
• Volumen de aire variable, no un ventilador fijo. El suministro proviene de un pleno superior hacia abajo a través de la carga, con retorno en la parte inferior, y la velocidad del impulsor es establecida por un variador de frecuencia desde el controlador. Por lo tanto, el volumen de aire es un parámetro que se puede adaptar a qué tan densamente esté empaquetado el espacio de trabajo, que es la palanca práctica sobre el gradiente.
• Aislamiento de poliuretano de 100 mm y ventana calefactada. La construcción de la pared es de 100 mm de poliuretano espumado entre un revestimiento SUS 304 de 1.0 mm y una carcasa de acero con recubrimiento en polvo. La ventana de observación es de vidrio al vacío multicapa con calefacción eléctrica que se ajusta automáticamente, por lo que permanece despejada a -40 °C y a 85 % de humedad relativa en lugar de escarcharse 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 independiente. Un dispositivo protege el perfil; el otro protege la muestra cuando el controlador lee incorrectamente.
• La calidad del agua es una entrada especificada, no una ocurrencia tardía. El humidificador solicita 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 nivel bajo con llenado automático. Las incrustaciones y la conductividad son los dos modos de fallo que convierten una especificación de humedad en una llamada de servicio.

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 marca por encima de la línea de nivel bajo y confirme que el suministro cumple con la resistencia de aislamiento de 50 MΩ que solicita el humidificador. La alarma de nivel bajo 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 como se diseñó y el gradiente de ±1 °C deja de ser el valor con el que está operando.
3. Guíe los cables de los sensores y 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. Ajuste el protector de sobretemperatura independiente por encima del perfil máximo y por debajo de la temperatura a la que se daña la muestra. Es un dispositivo separado del controlador, y ajustarlo al mismo valor que el punto de consigna anula la redundancia.
5. Deje que la cámara se estabilice antes de iniciar el temporizador de permanencia. 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 el descenso de temperatura, no la prueba.
6. Registre las condiciones ambientales. Las clasificaciones asumen de 5 a 30 °C y de 10 a 85 % de humedad relativa alrededor de la cabina, y una cámara enfriada por aire en una sala a 35 °C no ofrecerá su velocidad de enfriamiento indicada.

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 que se conviertan en un código de falla.
• Depósito de agua y suministro. Vuelva a llenarlo con la calidad de agua especificada y no deje el depósito seco durante largos períodos. 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 cuesta humedad y hace que el puerto de equilibrio de presión trabaje en cada ciclo.
• Orificio de prueba y puerto de equilibrio de presión. Confirme que el tapón esté colocado después de cada prueba 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 una prueba. Una cámara que puede rodar es una cámara que puede desalinear la junta de la puerta.
• Después de un evento en la celda. No abra la puerta inmediatamente. Deje que la cámara se ventile a través del puerto de escape de humo, confirme el estado de la lámpara del panel y el registro del controlador, luego abra con la sala ventilada y el EPP adecuado. Trate el residuo 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 cualificación de celdas ejecutan antes de que se apruebe un diseño.

Preguntas frecuentes de ingeniería

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

Porque la cámara rara vez se utiliza en su límite superior, y ese es el punto. A una cabina clasificada para 130 °C a la que se le pide que mantenga 120 °C se le exige trabajar en su límite, sin margen de reserva para recuperarse después de abrir la puerta, y con un descenso de temperatura más largo antes de cada fase de alta temperatura. Los 20 °C de margen son lo que permite que la misma unidad también ejecute un paso de secado, un horneado de preacondicionamiento o la porción de alta temperatura de un perfil de módulo o de automoción que se encuentra por encima de los 100 °C. Si su programa nunca supera los 85 °C, el límite superior no es la razón para comprar esta cámara; la protección contra explosiones y el gradiente sí lo son.

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

Un puerto de 50 mm transporta un haz realista de termopares, cables de detección y cables de carga, siempre que el haz esté construido como un conjunto con un prensaestopas sellado en lugar de pasar suelto. Si su configuración necesita pasos de alimentación de medición y potencia 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 de fabricación, no una modificación en 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 qué tan 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 parece haber mejorado. Aquí el gradiente es de ±1 °C y la desviación es de ±2,0 °C, ambos indicados, para que pueda mapear las cifras en cualquier definición que utilice su propia norma.

P4: ¿Puede mantener 85 °C / 85 % de humedad relativa durante semanas?

85 °C y 85 % de humedad relativa se encuentran dentro de ambos rangos nominales, de 20 a 98 % de humedad relativa y de -40 a +150 °C, y la desviación de humedad en ese punto se indica como ≤ +2 / -3 % de humedad relativa, 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 depósito debe rellenarse con agua de la calidad especificada, el humidificador debe mantenerse libre de incrustaciones y la sala debe mantenerse entre 5 y 30 °C y entre 10 y 85 % de humedad relativa. Las pruebas largas de calor húmedo son una cuestión de consumibles y mantenimiento, no de capacidad.

P5: ¿Qué ocurre 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 de consigna y el puerto de escape de humo proporciona al gas una ruta de salida definida. Las dos cadenas a prueba de explosiones sujetan la puerta en lugar de dejar que el pulso de presión la abra de golpe. La lámpara tricolor del panel señala el evento a la sala, y el protector de sobretemperatura independiente corta el calentador si la liberación también eleva la temperatura. La cámara está diseñada para contener el evento y seguir siendo operativa, 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 gases, esa es una especificación diferente y debe plantearse antes del pedido.

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

RS-485 es suficiente para que una cámara se comunique con un 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 almacenarse en un sistema central sin un PC dedicado, o cuando la unidad está lo suficientemente alejada como para que alguien quiera consultarla sin tener que caminar hasta ella. Decídalo en la fase de pedido: la interfaz se especifica con el controlador, y su adaptación posterior implica cambiar el panel.

Envíenos el formato de celda, la carga que pretende colocar dentro de los 80 litros y la norma o el perfil del cliente que está cualificando, y le diremos si la disposición de los estantes y el orificio de prueba único 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: 2026-10-23