배터리 내부 저항 테스터 20V, 0.01mΩ–31Ω | TOB-HP-3561

TOB-HP-3561 정밀 배터리 내부 저항 테스터 — 배터리 R&D 및 생산을 위한 AC-IR 및 DC-V 측정

제품 개요 및 이상적인 적용 분야

TOB-HP-3561은 4선식(켈빈) 측정 방식을 사용하여 배터리 셀 또는 팩의 AC 내부 저항(AC-IR)과 DC 개방 회로 전압(DC-V)을 동시에 측정하는 정밀 배터리 내부 저항 테스터입니다. 고성능 마이크로프로세서가 측정 주기를 제어하여 세 가지 선택 가능한 저항 범위(300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω)와 단일 20 V 전압 범위에서 빠르고 안정적인 측정값을 제공합니다. AC-IR 측정은 1 kHz ± 0.2 Hz 테스트 신호를 사용하며, 이는 부하 상태에서 셀의 전압 강하를 결정하는 옴 저항과 높은 상관성을 가지기 때문에 배터리 산업 전반에서 널리 채택된 주파수입니다.

4선식 측정 방식은 전류를 전달하는 리드와 전압을 감지하는 리드를 분리하여 측정값에서 리드 저항과 접촉 저항의 영향을 제거합니다. 이는 수십 마이크로옴 수준의 내부 저항을 확인하는 데 필수적이며, 단순한 2선식 저항계로는 제공할 수 없는 기능입니다. TOB-HP-3561은 300 mΩ 범위에서 최대 10 µΩ의 분해능과 20 V 전압 범위에서 1 mV의 분해능을 제공합니다.

TOB-HP-3561은 측정 데이터를 명확하게 표시하는 3.5인치 TFT 컬러 LCD, 10단계 분류 및 빈 카운팅 기능과 함께 최대 30개 기록을 저장하는 내장 비교기, 그리고 독립형 작동 또는 자동 생산 라인 통합을 가능하게 하는 4가지 트리거 모드(내부, 수동, 외부, 자동, 버스)를 갖추고 있습니다. 통신 인터페이스에는 RS232, RS485, 옵션 LAN 포트 및 직접 PLC 연결을 위한 Handler(I/O) 포트가 포함됩니다. 이 장비는 SCPI 및 Modbus 통신 프로토콜을 모두 지원합니다.

적합한 용도:

1. 원통형, 파우치형 및 각형 셀에 대해 100% 최종 공정 내부 저항 및 전압 검사를 수행하는 리튬 이온 배터리 셀 제조업체.
2. 형성 사이클 동안 AC-IR 변화를 추적하여 새로운 전극 재료와 탭 용접 품질을 특성 분석하는 R&D 연구소.
3. TOB-HP-3561이 AC-IR 기능을 사용하여 직접 테스트할 수 있는 ESR(등가 직렬 저항)을 측정하는 슈퍼커패시터 제조업체.
4. 직렬 및 병렬 그룹화 전에 개별 셀의 내부 저항을 맞춰야 하는 배터리 팩 조립 라인.
5. 인라인 분류를 위해 합격/불합격 신호를 통신해야 하는 빠른 Handler 장착 테스터가 필요한 자동화 생산 장비.

셀의 일반적인 내부 저항에 300 mΩ 또는 3 Ω 범위 중 어느 것이 적합한지 확인해야 합니까? 셀의 정격 용량과 화학 조성을 측정 엔지니어에게 문의하십시오.

배터리 생산 및 품질 관리에서 내부 저항 테스터의 역할

내부 저항은 배터리 셀의 상태와 성능을 정의하는 두 가지 주요 전기적 매개변수 중 하나이며, 다른 하나는 용량입니다. 높은 내부 저항은 부하 상태에서 과도한 전압 강하를 유발하고, 사용 가능한 방전 용량을 감소시키며, 열을 발생시켜 열화를 가속합니다. 생산 환경에서는 모든 셀이 팩으로 조립되기 전에 내부 저항과 개방 회로 전압을 검사해야 합니다. 직렬 연결에서 단 하나의 고저항 셀만 있어도 전체 스트링의 성능을 제한하고 BMS에 의해 과충전 또는 과방전 상태로 유도될 수 있기 때문입니다.

TOB-HP-3561은 여러 품질 관리 검사 지점에서 사용됩니다:

• 입고 셀 검사:셀 제조업체와 팩 조립업체는 테스터를 사용하여 입고 셀이 지정된 내부 저항 및 전압 한계를 충족하는지 확인합니다. 비교기 기능(30개 기록, 10단계 분류)은 저항과 전압 모두에 대해 사용자가 설정한 Hi/IN/Lo 임계값을 기반으로 셀을 자동으로 분류할 수 있습니다.
• 형성 후 테스트:첫 번째 충전-방전 사이클(형성) 후 셀의 내부 저항은 초기 기준값에 도달합니다. TOB-HP-3561은 이 값을 기록하며, 이후 사이클 테스트 또는 현장 반품 과정에서 열화를 추적하기 위한 기준으로 사용됩니다.
• 팩 조립 매칭:직렬로 연결될 셀은 충전-방전 사이클 동안 균일한 전류 분배와 온도 분포를 보장하기 위해 내부 저항이 밀접하게 일치해야 합니다. TOB-HP-3561의 빠른 측정 속도(Ex.Fast 모드에서 초당 최대 66회)는 대량 처리 분류를 가능하게 합니다.
• 용접 품질 검증:AC-IR 측정은 불량 탭-포일 또는 탭-캡 용접을 감지할 수 있습니다. 접촉 면적이 부족한 용접은 비정상적으로 높은 저항을 나타냅니다. 셀 수준에서 저항을 측정함으로써 TOB-HP-3561은 용접 공정에 대한 빠르고 비파괴적인 검사를 제공합니다.

4선식 테스트 방식과 1 kHz 측정 주파수는 모두 배터리 내부 저항 테스트에 대한 산업 표준에서 규정되어 있으며, 동일한 조건에서 작동하는 다른 제조업체 장비에서 얻은 결과와 비교할 수 있도록 보장합니다.

TOB-HP-3561이 AC 내부 저항과 DC 전압을 측정하는 방법

TOB-HP-3561은 테스트 대상 배터리에 대해 선택한 범위에 따라 일반적으로 10 mA, 1 mA 또는 100 µA의 알려진 AC 전류를 1 kHz 주파수로 켈빈 클립의 전류 공급 리드를 통해 인가합니다. 이 전류에 대한 응답으로 배터리 단자 사이에 발생하는 AC 전압은 배터리 단자에 가능한 한 가깝게 연결된 별도의 감지 리드 쌍으로 측정됩니다. 전압계 회로는 매우 높은 입력 임피던스를 가지므로 감지 리드에는 사실상 전류가 흐르지 않으며, 따라서 해당 리드의 리드 저항이나 접촉 저항으로 인한 전압 강하는 0입니다. 측정된 전압을 인가 전류로 나누면 AC 내부 저항이 됩니다.

DC 개방 회로 전압은 동일한 감지 리드를 통해 동시에 측정됩니다. 장비는 양극과 음극 단자 사이의 DC 전위를 읽고 1 mV 분해능으로 표시합니다.

TOB-HP-3561 내부의 마이크로프로세서는 전체 측정 순서를 제어합니다. 적절한 전류 범위를 설정하고(자동 또는 수동 선택), 1 kHz AC 신호를 생성하며, 전압 응답을 디지털화하고, 저항을 계산한 뒤 3.5인치 TFT 디스플레이를 구동합니다. 측정 결과는 데이터 기록 또는 자동 제어를 위해 여러 통신 인터페이스를 통해 전송됩니다.

TOB-HP-3561의 주요 기능 요소:

• 4선식(켈빈) 연결:표준으로 제공되는 HK9500-11A 켈빈 테스트 클립은 배터리에 4개의 선을 연결합니다. 두 개는 테스트 전류를 전달하고 두 개는 전압을 감지합니다. 이 구성은 테스트 리드의 저항과 클립 조의 접촉 저항으로 인해 발생하는 측정 오차를 제거합니다.
• 자동 또는 수동 선택이 가능한 세 가지 AC-IR 범위:장비는 가장 적합한 범위를 자동으로 선택하거나 사용자가 특정 범위를 고정할 수 있습니다. 범위는 300 mΩ(최고 분해능 10 µΩ), 3 Ω(100 µΩ), 30 Ω(1 mΩ)이며, 초저저항 대형 전력 셀부터 고저항 코인 셀 또는 건전지까지 모두 측정할 수 있습니다.
• 비교기 및 분류:최대 30개의 기록을 저장할 수 있으며, 각 기록에는 저항과 전압 모두에 대한 Hi/IN/Lo 임계값이 포함됩니다. 10단계 분류 기능은 부품을 빈으로 분류하며, 장비는 디스플레이, 표시등, 음향 부저 및 Handler 인터페이스를 통한 외부 I/O 신호를 통해 종합 판정(저항과 전압 결과 결합)을 제공합니다.
• 다양한 트리거 및 통신 옵션:장비는 내부, 수동, 외부 스위치, 설정된 간격에 따른 자동 또는 버스 명령을 통해 트리거할 수 있습니다. PC 또는 PLC와의 통신은 RS232, RS485, 옵션 LAN 포트(SCPI 프로토콜 사용) 또는 Handler I/O 포트를 통해 가능합니다. RS232 및 RS485 인터페이스에서는 SCPI와 Modbus 프로토콜을 모두 지원하며, LAN 포트는 SCPI를 사용합니다.
• 넓은 전원 공급 전압 허용 범위:이 기기는 AC 100 V~240 V, 47~63 Hz에서 작동하며 15 VA 미만의 전력을 소비하므로 전 세계의 전기 시스템과 호환됩니다.

TOB-HP-3561의 주요 성능 특성

동시 AC-IR 및 DC-V 측정

TOB-HP-3561은 단일 테스트 사이클에서 내부 저항과 개방 회로 전압을 측정하며, 3.5인치 컬러 LCD에 두 값을 모두 표시합니다. 이를 통해 검사 과정이 빨라지고 모든 셀에 대해 두 매개변수가 기록되도록 보장하여 대량 생산에서 추적성 확보에 필수적입니다.

세 가지 선택 가능한 저항 범위를 통한 넓은 측정 범위

세 가지 범위(300 mΩ, 3 Ω, 30 Ω)는 실제로 사용되는 배터리 내부 저항 값의 전체 범위를 포괄합니다. 저항이 수백 마이크로옴인 대형 EV 파우치 셀은 10 µΩ 분해능의 300 mΩ 범위에서 측정됩니다.저항이 수 옴인 소형 코인 셀 또는 건전지는 3 Ω 또는 30 Ω 범위에서 측정할 수 있습니다. 범위는 수동으로 설정하거나 자동 모드로 두어 기기가 최적의 범위를 선택하도록 할 수 있습니다.

높은 정확도와 빠른 측정 속도

저항 범위에서 기본 정확도는 ±0.5 % of reading ± 0.02 % of full scale(저속 모드)입니다. 전압 정확도는 ±0.05 % ± 0.002 % of full scale입니다. 네 가지 측정 속도를 사용할 수 있습니다: 느림(3회 판독/초), 중간(10회 판독/초), 빠름(30회 판독/초), 매우 빠름(66회 판독/초). 매우 빠름 모드에서는 약 15 ms 안에 셀을 테스트할 수 있어 자동화 생산 라인의 처리량 요구를 충족합니다.

빈 분류 및 I/O 출력을 지원하는 종합 비교기

30그룹 비교기는 저항과 전압 모두에 대해 개별 합격/불합격 한계값을 저장할 수 있습니다. 10등급 분류 기능은 Handler I/O 포트를 통해 셀을 물리적으로 빈으로 분류하며, 이 포트는 외부 릴레이 또는 전환기를 제어할 수 있는 HI/IN/LO 신호를 출력합니다. 각 등급의 셀 총 개수는 기기에서 추적됩니다.

자동화 통합을 위한 폭넓은 연결성

Handler I/O 포트는 PLC 및 자동화 컨트롤러와 직접적인 갈바닉 절연 통신을 제공합니다. PC 기반 데이터 수집을 위해 RS232, RS485 및 선택 사양 LAN 인터페이스를 사용할 수 있습니다. 이중 SCPI/Modbus 프로토콜 지원으로 소프트웨어 변경 없이 TOB-HP-3561을 기존 테스트 시스템에 통합할 수 있습니다.

낮은 전력 소비의 컴팩트한 벤치톱용 설계

크기 325 mm × 215 mm × 80 mm, 무게 3 kg의 TOB-HP-3561은 실험실 작업대나 생산 라인 테스트 랙의 선반에 쉽게 설치할 수 있습니다. 15 VA 미만의 전력 소비는 수백 대의 기기가 지속적으로 작동하는 시설에서도 무시할 수 있는 수준입니다.

완전한 기술 사양

다음 표에는 TOB-HP-3561에 대해 제공된 사양이 그대로 포함되어 있습니다.

AC 내부 저항(AC-IR)

직류 전압(DC-V)

기타 기능

표준 구성

내부 저항 테스트를 위한 실용적인 권장 사항

다음 권장 사항은 사용자가 TOB-HP-3561을 사용하여 가장 정확하고 반복 가능한 측정을 얻는 데 도움이 됩니다.

• 4선 연결 무결성: 항상 Kelvin 클립의 전류 공급 턱과 감지 턱이 모두 배터리 단자에 단단히 접촉되어 있는지 확인하십시오. 감지 연결이 느슨하면 측정 전압이 변동하여 불안정한 저항 측정값이 발생합니다. 오염이나 산화를 제거하기 위해 턱을 정기적으로 청소하십시오.
• 영점 보정: 측정 세션을 시작하기 전에 배터리 없이 전류 공급 클립과 감지 클립을 직접 연결하고 영점 기능을 실행하여 선택한 범위에서 단락 영점 조정을 수행하십시오. 이는 리드선과 장비의 잔류 오프셋을 보정합니다.
• 측정 속도 선택:일반적인 QC 테스트에서는 Medium 또는 Fast 속도가 처리량과 정확도 사이에서 좋은 균형을 제공합니다. 기준 측정 및 추가 안정화 시간이 측정 반복성을 향상시키는 매우 낮은 내부 저항의 셀에는 Slow 속도를 사용하십시오. 자동화 라인에서 최대 처리량이 필요한 경우에만 Ex.Fast 속도를 사용하고, 추가된 정확도 저하(±2 dgt 또는 ±3 dgt)가 해당 용도에 허용 가능한지 확인하십시오.
• 비교기 설정: 합격/불합격 분류를 위해 비교기를 사용할 때는 측정 불확실성을 고려하는 보호 여유 구간을 만들기 위해 저항 및 전압 한계를 셀 사양 한계보다 약간 안쪽으로 설정하십시오. 30개 기록 저장 기능을 통해 각 셀 모델별 전용 테스트 설정을 저장할 수 있습니다.
• 자동화 통합: Handler I/O 포트는 자동 분류를 위한 가장 빠른 하드웨어 핸드셰이크를 제공합니다. PC로 데이터 기록을 수행할 경우 RS232 또는 LAN이 권장 인터페이스입니다. 장비가 Modbus를 사용하는 더 큰 테스트 시스템의 일부가 되는 경우 RS232 또는 RS485 포트를 Modbus 프로토콜로 구성하십시오.

엔지니어링 FAQ

Q1: TOB-HP-3561은 내부 저항 측정에 DC 대신 1 kHz 테스트 주파수를 사용하는 이유는 무엇입니까?

1 kHz AC 신호는 배터리의 순수한 옴 저항(전류 집전체, 탭 용접부 및 전해질의 결합 저항)을 전하 이동 반응 및 확산과 같은 느리고 시간 의존적인 과정과 분리합니다. DC 측정은 이러한 느린 기여 요소를 포함하여 더 크고 재현성이 낮은 값을 제공합니다. 1 kHz 주파수는 업계 표준이 되었으며, TOB-HP-3561로 측정한 값은 대부분의 셀 제조업체 데이터시트 사양과 직접 비교할 수 있습니다.

Q2: TOB-HP-3561은 배터리 팩의 내부 저항을 측정할 수 있습니까, 아니면 단일 셀만 측정할 수 있습니까?

이 장비는 개방 회로 전압이 20 V 미만인 모든 배터리를 측정할 수 있습니다. 단일 리튬 이온 셀은 일반적으로 3.0–4.2 V이므로, 이 장비는 대략 직렬 4–5개 셀까지의 팩을 측정할 수 있습니다(5S 리튬 팩은 완전 충전 시 약 21 V로 한계에 근접합니다). 더 높은 전압의 팩은 전압이 20 V 범위를 초과하므로 다른 장비가 필요합니다. 팩 자체의 저항은 전압이 측정 범위 내에 있으면 측정할 수 있습니다.

Q3: TOB-HP-3561은 얼마나 자주 교정해야 하며, 어떤 교정 절차가 권장됩니까?

이 장비는 정밀 기준기를 포함하고 있으며 전원 켜짐 시 내부 자체 진단을 수행합니다. 추적성이 필수인 생산 환경에서는 인증된 저항 표준기와 전압 표준기를 사용한 연간 교정이 권장됩니다. 교정은 인증된 교정 실험실에서 수행할 수 있습니다. 사내 교정 절차가 필요한 경우 TOB에 문의하십시오.

Q4: 이 장비를 사용하여 슈퍼커패시터의 ESR을 측정할 수 있습니까?

예. 1 kHz에서의 AC-IR 측정은 슈퍼커패시터 ESR(등가 직렬 저항) 테스트에 직접 적용할 수 있습니다. 300 mΩ, 3 Ω 및 30 Ω 범위는 대부분의 상용 슈퍼커패시터 ESR 값을 지원합니다. 제조업체는 이 장비가 해당 용도에 적합하다고 규정하고 있습니다.

Q5: Handler I/O 포트와 RS232/RS485/LAN 인터페이스의 차이점은 무엇이며, 각각 언제 사용해야 합니까?

Handler I/O 포트는 합격/불합격 출력(HI/IN/LO), 트리거 입력 및 동작 중/준비 완료 핸드셰이킹을 위한 전용 고정 기능 디지털 I/O 라인을 제공합니다. 이는 최소 지연 시간으로 PLC 또는 분류 기계에 직접 연결하도록 설계되었습니다. RS232, RS485 및 LAN 인터페이스는 전체 측정 데이터(저항값, 전압값, 판정 결과 등)를 SCPI 또는 Modbus 형식의 직렬 데이터 패킷으로 전송하여 PC 또는 상위 제어기가 데이터를 기록하고, 통계 분석을 수행하거나, 장비를 원격 제어할 수 있도록 합니다. 단순 합격/불합격 분류에는 Handler 포트가 가장 빠르며, 종합적인 데이터 수집에는 RS232 또는 LAN이 선호됩니다.

배터리 생산 또는 R&D 실험실에 빠르고 정확한 4선 내부 저항 및 전압 테스트를 추가할 준비가 되셨습니까? TOB-HP-3561 견적을 요청하거나, 기존 자동화 테스트 시스템과의 통합 및 통신 프로토콜 요구 사항을 논의하기 위해 당사의 측정 엔지니어에게 문의하십시오.

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