德国BRS在线电池电芯测量仪AN 20

--可组装到电池生产产线

用于装配线上单个电池电芯单体的测试

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要求

电池组由单个电池组成。 在接收检查期间，验证电池单元的质量，特别是它们符合规范; 但是，也需要检测由储存和运输引起的细胞化学变化。

如果要处理大量电池单元，则需要同时进行短测试时间和深入测试。 这是通过使用MBT测量设备在1秒内进行3参数快速测试来实现的。

原理

电池单元的内阻是频率依赖的。 在最基本的等效电路图中，可以识别出2个电阻：

•交流电阻：代表电解质，通常在1kHz下测量

•直流电阻：可以得出有关电极的结论；为了提高测量速度，应考虑10Hz的频率

结合开路电压作为衡量标准充电状态（存储，自放电）可以在最短的时间内检查这3个参数是电池单元最重要的质量标准。

结果

通常，圆柱形电池的测量结果表明开路电压（左图）不重要且几乎不会出现偏差：

电阻值显示不同的图像：存在具有非常高偏差的单个异常值（右图）; 只有这两个参数的测量才能提供有关电池质量的信息！

测量

1.测试适配器（接触）

由于mΩ范围内的低内阻值，阻抗测量采用开尔文技术（4线）进行。 每根电极将通过2根电线接触：电流供应（力）和电压测量（感应）。

为了接触，优选使用弹簧加载的接触销，其具有不同类型的接触头。 在一些扁平电池上，电池极（通常是正极）由铝制成，铝可以快速阳极氧化并因此变得具有高电阻。 为了实现适当的电接触，必须穿透阳极氧化表面。

因此，我们建议使用分离的接触头（即F 773-21型或Kelvin-pin型F840，均来自德国Feinmetall GmbH）。 如果可能，两极应使用相同类型的引脚。 请注意，触针行程仅为几毫米。

2.接线

为避免交叉耦合/干扰，两个导线管应分开。 电流供应（力）和电压测量（感应）应分开安排。 电线必须加捻，长度不应超过3米。 推荐直径：感应线为0.25mm2，强力线为0.5mm2。

3.集成到系统控制中

在通过PLC控制的情况下，主要使用RS232接口。 与测量设备的通信基于简单的远程控制协议。

通常触发测量本身：一旦电池单元正确定位并且针头接触，控制器就会激活测量。

如果电池单元接触不正确，测量设备将提供相应的错误消息。

将记录和评估测试结果：临界值和统计分布（平均值，标准偏差）。 应对异常值进行整理和详细分析。

4.测量精度

通常，电压测量的测量不确定度为±0.2％，AC内部电阻的测量不确定度为±2％。

AN 21电池电芯测量仪

用于开发中圆柱形电池的质量控制

要求

开发中的资格测试，以找出适合用例的电池单元。 质量保证中的样品测试，以验证电池质量。

为此，三个电池参数：

•电压U

•能力C

•内阻R

必须确定。 静态测量电压和容量（使用DC），内部电阻作为AC值动态测量。

单元的内阻由欧姆和电容元件组成，因此取决于频率。 从频率响应或奈奎斯特图可归因于电化学特性。 这意味着可以例如在生产波动时检查电池。 也可以比较不同制造商或技术的电池。

在参考值（例如新电池）的帮助下，可以估计电池条件（例如老化状态）。

实现

对于常用的18650,21700和26650格式，我们提供完整的测试系统。它包括：

•与之接触的电池测试适配器CTA

四线技术中的电池

•测量仪器BTC1

•用于控制和评估的PC软件。

对于电池的容量测量

测试必须充分充电。这是

通常是原始细胞的情况，

二次电池（可充电电池）

必须使用外部电源充电

供应，通常作为附件提供1。此后，电池通过BTC1以可调恒定电流放电至放电极限电压，并测量电荷。可拆卸电量代表电池容量。

阻抗测量在0,1Hz至1khz的频率范围内进行，显示阻抗的欧姆分数（实部）和电容部分（虚部）。在频谱模式下，所有频率都连续测量并显示为奈奎斯特图。可以根据要求计算等效电路图参数。

应用，操作

容量测量

在输入放电结束电压，放电电流和标称容量之后，开始测量。 测量进度以图形方式显示。 在达到极限放电电压后，测量结束，到该点的电荷对应于电池的容量。

整个测量值以CSV格式存储，可以立即显示放电特性。

光谱阻抗测量

它在菜单项“Spectrum”中完成。 以曲线的形式，即x轴=欧姆分数，y轴=电容部分，显示1khz和0.1Hz之间的阻抗的频率响应。 每个点代表一个频率。 可以根据要求计算模型参数RS，RP，CP。

三、AN17UPS系统的服务策略

通常的服务策略

服务和维护通常定期（例如一年）进行：

•通过测量各个块电压

•通过负载测试超过所需的桥接时间（2小时，间隔15分钟）

电压测量提供有关实际充电状态的信息，负载测试确认了桥接所需停机时间的能力。

缺点是负载测试的持续时间（几个小时）;在此期间，应急电源停止运行。

没有预测性交换，因为负载测试仅提供是/否语句，并且不提供有关系统余量的信息。无法追踪衰老的行为。

改善服务战略

通过额外的内阻测量，可以估算出块的趋势分析。

使用内部电阻表（例如BST1），可以测量各个模块（2V，6V，12V）的电压和内部电阻。测量可以在活动状态下完成，系统不必断开连接。

评测

评估的重要标准是：

1）       电压和内阻的测量值的均匀性。异常值，我偏离平均值，表明显着，多数是弱细胞。由于弱电池的串联连接受到压力并希望成为个失败的。

2）电压和内阻测量值的时间趋势。

人们利用内阻增加老化（=容量损失）的经验：

当将当前测量值与前一测量值进行比较时，通常可以观察到趋势，例如，内阻增加。如果您推断这些值，则可以估算达到最小剩余容量的时间。这是使用电池制造商的老化数据完成的。如果没有这样的数据，您可以使用以下经验法则：内阻加倍表示容量减少20％。

结论

额外的内阻测量具有以下优点：

a）通过内阻/电导率测量（几秒钟）替换负载测试（几个小时）。这将维护时间从2小时减少到几分钟。

b）根据早期识别趋势的要求调整服务间隔（?年和1年之间）。负载测试仅在需要时执行，例如如果内阻测量显示容量显着下降。

c）电阻数据的统计分析是UPS单元的预测以及个别更换电池块的需要。

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