Внутреннее сопротивление полезно для проверки сменных батарей для телефонов, но изолированное значение в миллиомах не доказывает емкость, время работы, безопасность или остаточный срок службы. Результаты могут меняться в зависимости от конструкции батареи, температуры, степени заряда, времени покоя, частоты измерения, давления зонда, положения контактов и защитной схемы.
Таким образом, надежная программа тестирования внутреннего сопротивления батареи телефона сравнивает сопоставимые значения. Она использует один утвержденный метод, заведомо исправные эталонные образцы, контролируемые условия окружающей среды и анализ тенденций на уровне партии. Цель состоит в том, чтобы на ранней стадии выявлять аномальные единицы и изменения в процессе производства, а не превращать одно показание электрического сопротивления в универсальную оценку качества.
Данное руководство предназначено для оптовых продавцов мобильных запчастей, ремонтных сетей, предприятий по восстановлению, дистрибьюторов и покупателей, работающих под собственной торговой маркой. Каждый допустимый предел должен быть установлен для конкретной модели батареи и прибора. ESC не должна публиковать единый порог сопротивления для всех телефонных батарей.
Поймите, что представляет собой внутреннее сопротивление.
Батарея ведет себя не только как идеальный источник напряжения. Ее наблюдаемое сопротивление включает в себя вклад электрохимических реакций, ионного транспорта, токосъемников, контактов, соединений и — в готовом сменном блоке — цепи защиты и гибкого кабеля.
Различные методы позволяют наблюдать разные аспекты этого поведения. В руководстве Hioki по измерению сопротивления батарей поясняется, что в производственных условиях обычно подают постоянный переменный ток частотой 1 кГц и рассчитывают сопротивление на основе измеренного переменного напряжения. Четырехконтактный метод помогает уменьшить влияние сопротивления проводов и контактов.
Сопротивление импульсам постоянного тока рассчитывается на основе реакции напряжения на заданное изменение тока. Электрохимическая импедансная спектроскопия оценивает поведение на нескольких частотах. Эти методы связаны, но не взаимозаменяемы. Предел, утвержденный для импульсов переменного тока частотой 1 кГц, не должен автоматически применяться к импульсам постоянного тока или другим частотам.
Определите цель перед выбором метода.
При входном контроле данные о сопротивлении могут использоваться для:
- выявить дефектные единицы в партии;
- сравнить партию товара с утвержденной эталонной партией;
- выявлять некачественные соединения или отклонения в сборке;
- отслеживать изменения, связанные с хранением или старением;
- отбор образцов для тестирования емкости или характеристик устройства;
- Оказание поддержки в расследовании жалоб на отключения электроэнергии, просадки напряжения или перегрев.
Его не следует использовать отдельно для подтверждения номинальной емкости, срока службы или безопасности. Компания Hioki отмечает, что измерения характеристик литий-ионных аккумуляторов могут включать сопротивление защитной цепи, и что изменения сопротивления могут быть незначительными даже при износе батареи. Именно поэтому измерение напряжения холостого хода, емкости, физический осмотр и функциональные испытания остаются необходимыми.
Стандартизировать условия измерения
| Переменная | Почему это важно | Метод контроля |
|---|---|---|
| Температура | Электрохимическое сопротивление изменяется с температурой. | Образцы для испытаний на испытательном полигоне находятся в заданных условиях, а температура батареи регистрируется. |
| Обвинение | Сопротивление и напряжение холостого хода изменяются в зависимости от диапазона заряда. | Измерения должны проводиться в пределах утвержденного диапазона уровня заряда (SoC) или напряжения. |
| Время отдыха | Изменение напряжения и поляризации после заряда или разряда. | Перед измерением необходимо соблюдать тот же период отдыха. |
| Инструмент и частота | Различные методы дают разные значения. | Зафиксируйте настройки модели, диапазона, частоты и усреднения. |
| Положение и давление датчика | Изменение контактного сопротивления может существенно повлиять на результат при низком сопротивлении. | Используйте приспособление или документированный способ подключения. |
| Конфигурация батареи | Защитные пластины и гибкие кабели повышают сопротивление. | Сравните одинаковый дизайн готовой упаковки. |
| Пример истории | Хранение, цикличность и транспортировка могут влиять на результаты. | Запишите номер партии, дату, условия подготовки и результаты предыдущих испытаний. |
В работах NREL по моделированию батарей сопротивление также рассматривается как зависящее от температуры и состояния заряда. Хотя производственный контроль не совпадает с исследовательской моделью, этот принцип позволяет контролировать обе переменные при сравнении образцов.
Используйте соответствующую четырехконтактную измерительную схему.
Сопротивление батареи телефона достаточно низкое, поэтому сопротивление измерительного провода и контактов может исказить простое двухпроводное измерение. Четырехконтактная или четырехконтактная пара контактов разделяет измерение тока и напряжения и уменьшает эту погрешность.
Прибор должен соприкасаться с утвержденными электрическими точками, не повреждая разъем или гибкий кабель. Операторам не следует импровизировать, прикладывая ручные щупы под разными углами. Установить:
- Модель зонда и интервал технического обслуживания;
- Место контакта и полярность;
- давление в зажимном устройстве или механический упор;
- Процедура прогрева прибора и обнуления;
- Диапазон и частота измерений;
- Настройки усреднения или стабилизации;
- реакция на ошибку контакта;
- Ежедневная проверка образца.
В руководстве Hioki по тестированию литий-ионных аккумуляторов описаны приборы переменного тока, предназначенные для измерения низкого сопротивления и одновременной регистрации напряжения холостого хода.
Сопротивление пары при напряжении холостого хода
Проверка напряжения холостого хода (OCV) батареи добавляет второй аспект скрининга. OCV может помочь выявить неправильное состояние заряда, аномальный саморазряд, неправильный химический состав, неправильное подключение или несогласованность данных анализа.
Сопротивление и напряжение холостого хода следует записывать в одной строке вместе с моделью, номером партии и идентификатором образца. Полезные шаблоны включают:
- Нормальное сопротивление, но необычно низкое напряжение холостого хода;
- высокое сопротивление при нормальном ОКВ;
- группа образцов, отличающихся от утвержденного эталона;
- значительные различия между единицами товара из одной коробки;
- снижение напряжения после контролируемого периода хранения;
- Различное распределение по датам производства.
Выявление аномальных изменений является основанием для карантина и расследования, а не автоматическим техническим диагнозом.
Создайте базовый уровень для конкретной модели.
Не начинайте с поиска в интернете универсального показателя «пройдено/не пройдено». Формируйте базовый уровень на основе утвержденных, отслеживаемых батарей, измеренных в одинаковых условиях.
- Проведите измерение оставшихся образцов золотистого цвета и утвержденной пилотной партии.
- Убедитесь, что базовые образцы также прошли испытания на вместимость, соответствие размерам и функциональность.
- Рассчитайте распределение, медиану, размах и дисперсию.
- Повторите измерения, чтобы оценить повторяемость работы прибора и приспособления.
- Сравните различных операторов и испытательные станции.
- Предложите пределы предупреждения и отбраковки, исходя из возможностей процесса и рисков, связанных с продукцией.
- Утвердите ограничения совместно с отделами проектирования, качества и закупок.
Установленные пределы должны позволять отличать отдельные выбросы от изменений в целой партии. Одна единица, превышающая пороговое значение, может потребовать повторного тестирования и разделения; изменение в общей совокупности может указывать на изменение материала, сборки, хранения или измерения.
Разработайте процесс отбора входящих проб.
План выборочного контроля должен отражать размер партии, историю поставщиков, риски, связанные с моделью, историю жалоб и наличие изменений в конструкции. Перед вскрытием коробок необходимо определить принадлежность партии к определенной категории: модель, дата производства, партия поставщика, источник элементов питания (если утвержден), версия защитной платы и количество отгруженного товара.
Практический примерный рабочий процесс выглядит следующим образом:
- Проверка документов и идентификаторов пакетов.
- Проверьте упаковку, этикетки, гибкие кабели и разъемы.
- Образцы для испытаний на выносливость при заданной температуре.
- Подтвердите необходимое время отдыха и диапазон напряжения.
- Измеряйте напряжение холостого хода и переменное сопротивление с помощью утвержденного прибора.
- Повторите проверку показаний, связанных с контактом или нестабильностью сигнала, один раз в соответствии с документированным правилом.
- Сравните результаты с индивидуальными и групповыми ограничениями.
- Для тестирования мощности и работоспособности устройств выберите репрезентативные образцы и образцы, соответствующие наихудшему сценарию.
- Выпустить, зарезервировать или отклонить лот при наличии зарегистрированного разрешения.
Данный модуль следует интегрировать в более широкий процесс входного контроля аккумуляторов мобильных телефонов , проводимый компанией ESC, а не использовать в качестве отдельной процедуры сертификации.
Тщательно интерпретируйте высокие, низкие и нестабильные показания.
Высокое показание может быть связано с элементом питания, защитной цепью, сваркой, гибким кабелем, разъемом, загрязнением контактов, низкой температурой, состоянием заряда или ошибкой измерения. Низкое показание не означает автоматически лучшее качество; оно может быть допустимым для данной конструкции или результатом неправильного диапазона измерений, обходного компонента или неправильной точки контакта.
Нестабильные показания часто указывают на плохой контакт зонда, его смещение, загрязнение клемм, повреждение разъемов, проблемы с диапазоном измерений или недостаточную стабилизацию. Обязательны регистрировать причину повторного измерения. Не допускайте повторных измерений до получения благоприятного значения.
Если образец остается ненормальным:
- изолируйте его вместе с оригинальным идентификационным номером;
- Повторите тест на проверенной станции;
- Осмотрите разъем и гибкий кабель;
- сравнить с эталонными образцами;
- провести контролируемые испытания на мощность и нагрузку;
- анализ температурной реакции;
- Вскрывать упаковку следует только в соответствии с утвержденной процедурой анализа неисправностей;
- Проверьте, наблюдается ли та же тенденция в соседних образцах.
Используйте пакетные распределения вместо отдельных средних значений.
Усредненные значения могут скрывать неоднородность популяции. Записывайте индивидуальные результаты и анализируйте форму распределения, разброс и положение относительно базового уровня.
Примеры, требующие расследования, включают:
- среднее значение, полученное по нормальному закону, с несколькими крайними значениями;
- две отдельные группы в пределах одной заявленной партии;
- постепенное изменение в зависимости от упаковки или даты производства;
- более высокая вариативность, чем в утвержденной пилотной партии;
- Сопротивление и напряжение разомкнутой цепи неожиданно совпали;
- Внезапное изменение после изменения технологического процесса у поставщика.
Графики трендов полезнее, чем отдельные итоговые данные о прохождении/непрохождении испытаний. Сохраняйте исходные данные, чтобы в дальнейшем можно было отследить причины жалоб по гарантии и определить, к какому источнику они относятся.
Не используйте измерение сопротивления в качестве замены проверки емкости.
Сопротивление влияет на падение напряжения и нагрев под нагрузкой, но оно не напрямую равно емкости в ампер-часах. Две батареи могут иметь схожие значения сопротивления переменного тока, но при этом демонстрировать разную измеренную емкость. Различное сопротивление также может быть обусловлено конструкцией батарейного блока, при этом обе батареи остаются в пределах своих технических характеристик.
Используйте измерение сопротивления для отбора и определения приоритетности образцов. Используйте контролируемый тест заряда-разряда для проверки емкости. Используйте тесты времени работы устройства для изучения реального режима работы. Процесс приемки ESC в течение времени работы и существующие рекомендации по емкости батарей могут помочь в принятии этих отдельных решений.
Свяжите входящие данные с анализом гарантийных случаев.
Сохраните входящий результат, указав серийный номер, номер партии, номер партии поставщика и номер заказа на покупку. При возникновении претензии сравните:
- исходное входящее напряжение холостого хода и сопротивление;
- Текущие показания, полученные тем же методом;
- Результаты по производительности и времени выполнения;
- Доказательства наличия устройства и его установки;
- Срок хранения и условия хранения;
- История зарядок и инцидентов;
- другие заявки из той же партии.
Изменение резистентности может подтвердить результаты расследования, но его не следует представлять в качестве неопровержимого доказательства неправильного использования или старения без дополнительных доказательств.
Распространенные ошибки при измерении внутреннего сопротивления.
- Использование двухпроводного мультиметра для проверки сопротивления в миллиомах.
- Сравнение значений AC-IR со значениями DCIR.
- Тестирование сильно нагретых и сильно нагретых батарей в одном наборе данных.
- Не учитывая уровень заряда батареи и время отдыха.
- Изменение положения датчика или давления.
- Сравнение незащищенных элементов питания с защищенными готовыми аккумуляторными блоками.
- Использование одного универсального предела для всех моделей.
- Удаление выбросов без проведения расследования.
- Оценка возможностей или безопасности только на основе сопротивления.
- Сохраняем только средние значения по партиям, а не отдельные данные.
Часто задаваемые вопросы
Какое внутреннее сопротивление должна иметь заменяемая батарея телефона?
Универсального значения не существует. Правильный диапазон зависит от конструкции элемента, его емкости, схемы защиты, гибкого модуля, условий зарядки и метода измерения.
Всегда ли меньшее сопротивление лучше?
Нет. Результаты необходимо оценивать в сравнении с утвержденным проектом и базовым уровнем. Неожиданно низкое значение также может указывать на проблему с методом, контактом или конфигурацией.
Может ли нормальный результат измерения сопротивления подтвердить полную работоспособность?
Нет. Для определения емкости требуется контролируемый тест заряда-разряда. Сопротивление — это дополнительный метод проверки.
Необходимо ли дать батареям отдохнуть перед измерением?
Да, если это требуется утвержденным методом. Регулярный период отдыха помогает уменьшить различия, вызванные недавней зарядкой, разрядкой и поляризацией.
Почему напряжение холостого хода и сопротивление следует измерять одновременно?
Комбинированный подход предоставляет более полезную информацию о состоянии заряда, его стабильности и наличии отклонений от нормы, чем любой из показателей по отдельности.
Что произойдет, если партия товара сместится, но останется в пределах допустимого диапазона?
Если изменение существенно по сравнению с утвержденным базовым уровнем, перед выпуском необходимо изучить тенденцию. Это может указывать на изменение материала, сборки, хранения или оборудования.
Перед тем как ужесточать требования, обеспечьте повторяемость измерений.
Проверка внутреннего сопротивления батареи телефона имеет ценность только в том случае, если метод воспроизводим. Перед ужесточением допустимых пределов необходимо контролировать прибор, частоту, датчики, температуру, условия зарядки, время покоя и формат данных.
Отправьте в ESC информацию о целевых моделях, утвержденные данные образцов, количество заказа и требования к контролю качества. ESC может помочь подготовить образцы на уровне моделей и протоколы партий. Окончательные предельные значения должны быть утверждены на основе проверенных эталонных батарей и сопоставлены с результатами оценки емкости, соответствия и характеристик устройства.
Ссылки на внешние источники
- Хиоки — Как измерить внутреннее сопротивление батареи
- Hioki — Тестирование внутреннего сопротивления литий-ионных батарей
- Hioki — Измерение сопротивления литий-ионных батарей и защитных цепей.
- Национальная лаборатория возобновляемой энергии — Моделирование сопротивления литий-ионных батарей в зависимости от температуры и состояния заряда.
