Camera di prova di temperatura e umidità per test di affidabilità delle celle della batteria

Camera di prova per temperatura e umidità - TOB-TH-80C

Spazio di lavoro da 80 L, da -40 a +150 °C e da 20 a 98 %RH, con catene a prova di esplosione, sfiato fumi e allarme a tre colori per test su celle

Panoramica del prodotto e applicazioni ideali

Una camera di prova per temperatura e umidità riproduce il clima che un prodotto incontrerà durante l'uso, a una temperatura e a un'umidità che il laboratorio è in grado di mantenere entro una tolleranza stabilita, in modo che un guasto possa essere attribuito al prodotto anziché alle condizioni atmosferiche. Il modello TOB-TH-80C è una camera da 80 litri per celle, parti di automobili, prodotti elettrici ed elettronici, componenti e materiali. Esegue cicli ad alta temperatura, bassa temperatura, cicli di temperatura alta-bassa e profili di calore umido, sia come qualificazione basata su standard sia come screening di produzione continua.

Copre da -40 a +150 °C e da 20 a 98 %RH, con una temperatura mantenuta a una fluttuazione di ±0,5 °C e una deviazione di ±2,0 °C, umidità mantenuta a una fluttuazione di ±2 %RH e un gradiente di temperatura non superiore a ±1 °C in tutto lo spazio di lavoro una volta stabilizzate le condizioni. Il riscaldamento procede in media da 1 a 3 °C al minuto e il raffreddamento da 0,7 a 1 °C al minuto sull'intera gamma, entrambi non lineari e dichiarati senza carico.

ciò che differenzia questa cabina da una camera climatica generica è ciò che accade quando una cella si guasta. La porta è dotata di due catene a prova di esplosione, la camera dispone di una porta di scarico fumi e di una spia di allarme tricolore sul pannello, e una porta di bilanciamento della pressione meccanica si apre da sola una volta che la pressione interna raggiunge il valore impostato, in modo che la cabina non debba mai resistere all'evento come un recipiente a pressione sigillato. Due ripiani isolati e un unico foro di prova da 50 mm con tappo in silicone e coperchio in acciaio inossidabile completano lo spazio di lavoro.

Ideale per:

• Produttori di celle e laboratori di prova che eseguono esposizione ad alte e basse temperature, cicli termici o calore umido su celle agli ioni di litio, agli ioni di sodio e allo stato solido
• Validazione di parti e moduli automobilistici, in cui un componente deve resistere allo stesso profilo del veicolo in cui è installato
• Prodotti, componenti e materiali elettrici ed elettronici testati secondo le condizioni di prova di tipo GB/T 2423
• Gruppi di ricerca e sviluppo che effettuano lo screening di nuove composizioni chimiche per la perdita di capacità, la degradazione SEI e l'evoluzione di gas attraverso una scansione di temperatura
• Controllo qualità in entrata e in corso di lavorazione, in cui lo stesso profilo viene ripetuto su ogni lotto e la camera deve mantenerlo incustodita durante la notte
• Fornitori di materiali, rivestimenti e separatori che necessitano di un clima controllato anziché di un forno da banco

Questa è una camera a clima costante, non una camera di shock termico. Si sposta tra i setpoint da 1 a 3 °C al minuto durante il riscaldamento e da 0,7 a 1 °C al minuto durante il raffreddamento, che è la velocità corretta per una stabilizzazione di qualificazione e per il calore umido; non è una macchina a trasferimento d'aria a due zone e non fornirà la transizione in scala di secondi di un test di shock termico. Se il vostro standard richiede un rapido trasferimento tra due temperature fisse, il tester di cicli termici per test di sicurezza delle batterie è lo strumento più adatto.

TOB-TH-80C sul pavimento del laboratorio: 650 mm di larghezza, 1650 mm di altezza e 1270 mm di profondità, montato su quattro ruote bloccabili.

Comunicateci il formato della cella, la massa del vostro carico di prova e lo standard a cui state effettuando la qualificazione, e vi confermeremo il volume della camera, la disposizione dei ripiani e la configurazione del foro di prova prima dell'ordine.

Specifiche complete

Le tabelle seguenti mostrano la camera così come è costruita, non il riepilogo di un catalogo. I dati relativi alla capacità e ai servizi pubblici vengono prima, seguiti dalla temperatura, dall'umidità, dalla costruzione e infine dagli standard da cui sono tratti i profili. Ogni valore nominale è citato nelle condizioni di prova indicate nella prima tabella: uno spazio di lavoro vuoto, nessun peso del campione e nessun carico termico del campione, poiché una camera che raggiunge un setpoint con 20 kg di celle all'interno e una che lo raggiunge vuota sono due macchine diverse.

1. Capacità, dimensioni e utenze

All'interno dello spazio di lavoro di 400 mm di larghezza, 500 mm di altezza e 400 mm di profondità: pareti in SUS 304 da 1,0 mm, due ripiani isolati con una portata nominale superiore a 20 kg ciascuno e il plenum di mandata che convoglia l'aria verso il basso attraverso il carico.

2. Prestazioni di temperatura

3. Prestazioni di umidità

La zona di controllo di temperatura e umidità di TOB-TH-80C: da 20 a 98 %RH mantenuta lungo l'intervallo di temperatura utilizzabile, non un singolo punto 85/85.

4. Costruzione e materiali

Il pannello di destra ospita il controller touch TFT, gli interruttori di alimentazione e illuminazione, la protezione da sovratemperatura e la porta RS-485; le catene antideflagranti sono montate accanto ad esso sul bordo della porta.

5. Norme da cui sono tratti i profili

Le dimensioni complessive sono approssimative e vengono confermate rispetto al disegno finale prima della spedizione. Le dimensioni interne rappresentano il volume utile di lavoro; considerare la profondità del plenum dietro il pannello posteriore e l'apertura della porta sul davanti. Gli standard elencati sono le origini dei profili citate nella scheda tecnica: se la vostra qualifica prevede IEC 60068-2-1, -2-2, -2-30 o un profilo specifico del cliente, inviatelo con la richiesta e confermeremo se la camera è in grado di supportarlo.

Componenti elettrici e meccanici

Le parti sottostanti determinano per quanto tempo la camera rimane all'interno della sua banda di tolleranza e quanto rapidamente si riprende dopo l'apertura di una porta o un cambiamento di carico. Laddove la scheda tecnica indica un marchio, questo viene stampato; laddove non lo fa, la cella viene lasciata vuota anziché essere riempita con un'ipotesi.

Per soddisfare i requisiti di consegna, il fornitore si riserva il diritto di sostituire un componente con una parte di grado equivalente, a condizione che le prestazioni nominali nelle tabelle sopra rimangano inalterate. Comunicateci in fase di richiesta se la vostra politica di qualificazione o di ricambi fissa un marchio, e questo verrà confermato nelle specifiche dell'ordine.

Perché una cella difettosa modifica le specifiche della camera

La maggior parte delle camere climatiche viene acquistata per prodotti che cedono educatamente: un alloggiamento in plastica ingiallisce, una saldatura si crepa, un display si appanna. Una cella agli ioni di litio non cede educatamente. Superata una certa temperatura, avvia una reazione a catena esotermica che rilascia elettrolita sotto forma di gas infiammabile e, all'interno di una scatola sigillata da 80 litri, quel gas non ha dove andare. L'armadio diventa così il recipiente in pressione e la porta – il pannello non sostenuto più grande della macchina – diventa il punto più debole. Ogni caratteristica meccanica elencata sotto la protezione antideflagrante esiste a causa di quella sequenza, non perché un catalogo avesse bisogno di un elenco puntato.

Le due catene a prova di esplosione sono il primo strato. Mantengono la porta chiusa contro un impulso di pressione invece di lasciarla aprire di scatto nella stanza, il che rappresenta la differenza tra una cella sfiata e un proiettile. Il condotto di scarico dei fumi è il secondo: offre al gas un percorso definito per uscire dallo spazio di lavoro in un punto controllato anziché attraverso la guarnizione della porta. La lampada tricolore sul pannello è la terza, ed è quella che conta per i cicli notturni: la camera è solitamente incustodita quando una cella cede, e una lampada leggibile da tutto il laboratorio vale più di un registro che nessuno sta guardando.

La valvola di bilanciamento della pressione funziona nella direzione opposta ed è la caratteristica più spesso omessa in un armadio economico. Un profilo di calore umido da 20 °C a 85 °C e 85% di umidità relativa modifica continuamente la pressione all'interno dello spazio di lavoro man mano che l'aria si riscalda e viene iniettato vapore acqueo. Senza una valvola di bilanciamento, la guarnizione della porta assorbe quel carico e la guarnizione è un elemento soggetto ad usura: si indurisce, si deforma permanentemente e una camera che ha superato la convalida nel primo anno inizia a perdere umidità agli angoli nel terzo anno. La valvola qui presente è meccanica e non motorizzata, la sua pressione di apertura è regolabile in loco e non richiede alcun programma di manutenzione proprio.

Il gradiente è il valore da leggere con attenzione quando si confrontano le schede tecniche. Le schede più vecchie riportano una cifra di uniformità, intesa come la diffusione tra il punto più caldo e quello più freddo in un determinato momento; le attuali revisioni dei metodi di test l'hanno sostituita con un gradiente di temperatura, che confronta la temperatura media di due punti qualsiasi in un periodo. I due concetti non sono intercambiabili e un fornitore che ha cambiato metodo senza specificarlo può sembrare aver migliorato una camera che non è cambiata. Il TOB-TH-80C riporta un gradiente di ±1 °C insieme a una deviazione di ±2,0 °C, quindi sia la dispersione spaziale che lo scostamento dal valore impostato sono presenti nella pagina.

Il limite massimo di +150 °C è previsto per quelle parti di una qualificazione che non riguardano la conservazione delle celle. Le schede tecniche delle celle solitamente si fermano tra 60 e 85 °C, ma un modulo o un programma a livello di pacco include spesso una fase di essiccazione, una cottura di pre-condizionamento o la tratta ad alta temperatura di un profilo automobilistico che supera i 100 °C. Una camera con un limite nominale di 130 °C deve funzionare al massimo delle sue capacità per raggiungere i 120 °C, senza alcun margine residuo per il recupero dopo l'apertura di una porta; i 20 °C in più qui presenti rappresentano un margine di sicurezza, non un titolo a effetto.

Caratteristiche ingegneristiche chiave

• Controllo a gamma completa, nessuna banda morta alle estremità.- Da -40 a +150 °C e da 20 a 98% di umidità relativa sono indicati come controllabili su tutto l'intervallo, con una precisione di controllo regolabile di ±0,1 °C e ±0,1% di umidità relativa, anziché come una banda stretta al centro dell'intervallo.
• Commutazione senza contatto su calore e umidità. Il controller aziona sia il riscaldatore che l'umidificatore tramite relè a stato solido SSR. Non si verificano archi elettrici sui contatti a ogni ciclo di commutazione, il che è importante su un profilo che modula per giorni, e la risoluzione di commutazione è sufficientemente fine da mantenere una fluttuazione di ±0,5 °C anziché oscillare attorno al valore impostato.
• Evaporatore a film idrofilo per la deumidificazione. La deumidificazione avviene tramite raffreddamento, non tramite disseccante: l'aria passa attraverso un evaporatore al di sotto del suo punto di rugiada e l'acqua precipita. Il pacco alettato presenta un rivestimento idrofilo, in modo che la condensa scivoli via invece di fare da ponte tra gli spazi delle alette, che è il punto in cui una normale batteria in alluminio perde efficienza man mano che gli spazi si riempiono.
• Volume d'aria variabile, non una ventola fissa. L'alimentazione proviene da un plenum superiore verso il basso attraverso il carico, con ritorno sul fondo, e la velocità della ventola è impostata da un variatore di frequenza del controller. Il volume d'aria è quindi un parametro che può essere abbinato a quanto strettamente è stipato lo spazio di lavoro, il che costituisce la leva pratica sul gradiente.
• Isolamento in poliuretano da 100 mm e finestra riscaldata. La struttura della parete è costituita da 100 mm di poliuretano espanso tra un rivestimento interno in SUS 304 da 1,0 mm e un guscio in acciaio verniciato a polvere. La finestra di ispezione è in vetro sottovuoto multistrato con riscaldamento elettrico che si regola automaticamente, in modo da rimanere limpida a -40 °C e all'85% di umidità relativa anziché appannarsi all'interno o condensare all'esterno.
• Due dispositivi di sovratemperatura indipendenti. Il controller ha il proprio limite e un separato protettore di temperatura regolabile interrompe il riscaldatore in modo indipendente. Un dispositivo protegge il profilo; l'altro protegge il campione quando il controller effettua una lettura errata.
• La qualità dell'acqua è un input specificato, non un dettaglio secondario. L'umidificatore richiede acqua con una resistenza di isolamento superiore a 50 MΩ e il serbatoio da 20 litri è dotato di un indicatore di livello e di un allarme di livello basso con autoripempimento. L'incrostazione e la conducibilità sono le due modalità di guasto che trasformano una specifica di umidità in una chiamata di assistenza.

Raccomandazioni operative, manutenzione e sicurezza

1. Prima e durante un ciclo

1. Controllare prima l'acqua. Riempire il serbatoio da 20 litri con acqua pura o acqua di rubinetto depurata, verificare che l'indicatore di livello segni al di sopra della linea di livello basso e confermare che la fornitura soddisfi la resistenza di isolamento di 50 MΩ richiesta dall'umidificatore. L'allarme di livello basso protegge il riscaldatore, non l'esperimento.
2. Caricare fino al limite stabilito: mantenere il campione entro 2/5 del volume interno e 2/5 di qualsiasi area del ripiano. Oltre tale limite l'aria non può circolare come previsto e il gradiente di ±1 °C non corrisponde più al valore impostato.
3. Far passare i cavi del sensore e di alimentazione attraverso il foro di prova da 50 mm, quindi reinstallare il tappo in silicone e il coperchio in acciaio inossidabile. Un foro di prova aperto rappresenta una perdita permanente di umidità e si manifesterà come deviazione dell'umidità molto prima che qualcuno ne trovi la causa.
4. Impostare la protezione indipendente da sovratemperatura al di sopra del massimo del profilo e al di sotto della temperatura alla quale il campione viene danneggiato. Si tratta di un dispositivo separato dal controller e impostarlo sullo stesso valore del setpoint vanifica la ridondanza.
5. Lasciare stabilizzare la camera prima di avviare il timer di permanenza (soak). Fluttuazione, deviazione e gradiente sono tutti dichiarati dopo la stabilizzazione; un timer avviato nel momento in cui viene inserito il setpoint misura il tempo di abbassamento (pull-down), non il test.
6. Registrare le condizioni ambientali. Le specifiche presuppongono valori da 5 a 30 °C e da 10 a 85 %RH intorno all'armadio, e una camera raffreddata ad aria in un ambiente a 35 °C non fornirà la velocità di raffreddamento dichiarata.

2. Manutenzione e sicurezza

• Umidificatore. Svuotarlo e pulirlo secondo una pianificazione fissa. Il calcare è la causa abituale di una risposta dell'umidità che rallenta mese dopo mese ed è visibile molto prima di diventare un codice di guasto.
• Serbatoio dell'acqua e alimentazione. Rabboccare con la qualità d'acqua specificata e non lasciare il serbatoio asciutto per lunghi periodi. Un serbatoio asciutto con l'umidificatore abilitato è la situazione per cui esiste la protezione contro il livello basso dell'acqua.
• Condensatore. Mantenere le alette del condensatore raffreddato ad aria libere dalla polvere. Un condensatore ostruito si manifesta inizialmente con un tempo di raffreddamento più lungo e solo successivamente con un intervento per alta pressione.
• Guarnizione della porta. Pulire la guarnizione in silicone e il telaio della porta, e verificare la presenza di indurimenti o deformazioni permanenti agli angoli. Una guarnizione che perde compromette l'umidità e costringe l'apertura di bilanciamento della pressione a entrare in funzione a ogni ciclo.
• Foro di prova e apertura di bilanciamento della pressione. Confermare che il tappo sia montato dopo ogni ciclo di prova e verificare che l'apertura di bilanciamento si apra liberamente. È meccanica e non alimentata, il che significa anche che nulla segnala un eventuale blocco.
• Ruote piroettanti e livellamento. Bloccare tutte e quattro le ruote piroettanti prima di un ciclo. Una camera che può rotolare è una camera che può disallineare la guarnizione della porta.
• Dopo un evento nella cella. Non aprire immediatamente la porta. Lasciare ventilare la camera attraverso il foro di scarico dei fumi, verificare lo stato della spia del pannello e il registro del controller, quindi aprire con l'ambiente ventilato e i DPI appropriati. Trattare il residuo come materiale contaminato, non come un campione difettoso.

Due strumenti si trovano solitamente accanto a questa camera in una linea di sicurezza delle celle: il tester di cortocircuito per batterie con controllo della temperatura TOB-8102 per il caso di abuso elettrico, e il tester di shock meccanico per batterie TOB-SKT-10 per quello meccanico. Insieme coprono le tre categorie di abuso che la maggior parte dei programmi di qualificazione delle celle esegue prima che un progetto venga approvato.

FAQ di ingegneria

D1: Le schede tecniche delle celle solitamente si fermano a 60 o 85 °C. Perché pagare per +150 °C?

Perché la camera viene raramente utilizzata al suo limite massimo, ed è proprio questo il punto. Un armadio con una classificazione di 130 °C a cui viene chiesto di mantenere 120 °C sta funzionando al limite, senza alcun margine di riserva per recuperare dopo l'apertura di una porta e con un tempo di raffreddamento più lungo prima di ogni fase ad alta temperatura. I 20 °C di margine sono ciò che consente alla stessa unità di eseguire anche una fase di essiccazione, una cottura di pre-condizionamento o la porzione ad alta temperatura di un profilo per moduli o automotive che si trova al di sopra di 100 °C. Se il vostro programma non supera mai gli 85 °C, il limite massimo non è il motivo per acquistare questa camera: lo sono la protezione contro le esplosioni e il gradiente.

D2: C'è un solo foro di prova da 50 mm. È sufficiente per il mio cablaggio?

Una porta da 50 mm supporta un fascio realistico di termocoppie, cavi di rilevamento e cavi di carico, a condizione che il fascio sia realizzato come un gruppo unitario con un pressacavo sigillato anziché fatto passare in modo lasco. Se la vostra configurazione richiede passanti separati per alimentazione e misurazione, specificatelo in fase di richiesta: il numero di porte è fisso nella scheda tecnica e l'aggiunta di una seconda porta è una decisione da prendere in fase di costruzione, non una modifica sul campo. Il tappo e il coperchio in acciaio inossidabile vengono forniti di serie con la porta singola.

D3: La vecchia scheda tecnica parlava di uniformità. Questa parla di gradiente. Quale è meglio?

Nessuna delle due è migliore; misurano cose diverse e la revisione del metodo di prova ha cambiato la definizione. L'uniformità confrontava il punto più caldo e quello più freddo in un singolo momento, il che è sensibile alla posizione del sensore e a quanto recentemente è stata aperta la porta. Il gradiente confronta le temperature medie di due punti qualsiasi in un periodo, il che è abbastanza stabile da permettere di confrontare una camera con un'altra. La trappola è una scheda tecnica che cambia silenziosamente metodo e sembra essere migliorata. Qui il gradiente è di ±1 °C e la deviazione è di ±2,0 °C, entrambi dichiarati, in modo da poter mappare i dati su qualsiasi definizione utilizzi il vostro standard.

D4: Può mantenere 85 °C / 85 %RH per settimane?

85 °C e 85 %RH rientrano in entrambi gli intervalli nominali, da 20 a 98 %RH e da -40 a +150 °C, e la deviazione dell'umidità in quel punto è dichiarata come ≤ +2 / -3 %RH, che è la più stretta delle due bande. Ciò che determina se riesce a mantenerli per settimane non è la specifica ma l'acqua: il serbatoio deve essere riempito con acqua della qualità specificata, l'umidificatore deve rimanere privo di calcare e la stanza deve rimanere tra 5 e 30 °C e tra 10 e 85 %RH. I test di calore umido prolungati sono una questione di materiali di consumo e manutenzione, non di capacità.

D5: Cosa succede effettivamente se una cella si sfiata all'interno della camera?

Il gas fuoriesce dalla cella, la pressione nello spazio di lavoro aumenta, la porta di bilanciamento meccanico si apre alla pressione impostata e la porta di scarico dei fumi offre al gas un percorso definito per uscire. Le due catene a prova di esplosione trattengono la porta anziché lasciare che l'impulso di pressione la apra di scatto. La lampada tricolore sul pannello segnala l'evento alla stanza e il protettore indipendente di sovratemperatura disattiva il riscaldatore se il rilascio fa aumentare anche la temperatura. La camera è progettata per contenere l'evento e rimanere utilizzabile, non per essere un recipiente a pressione o un banco di prova antincendio; se il vostro protocollo richiede un sistema di soppressione antincendio o di lavaggio dei gas, si tratta di una specifica diversa che deve essere sollevata prima dell'ordine.

D6: Ho bisogno dell'opzione LAN o RS-485 è sufficiente?

RS-485 è sufficiente per una camera che comunica con un PC o con un data logger di laboratorio, ed è l'interfaccia standard sul pannello. La LAN è l'opzione da scegliere quando la camera deve essere inserita in una rete condivisa con più strumenti, quando il profilo e il registro devono finire in un sistema centrale senza un PC dedicato, o quando l'unità si trova abbastanza lontano che qualcuno vorrà controllarla senza doverci camminare fino lì. Decidetelo in fase d'ordine: l'interfaccia viene specificata con il controllore e l'installazione successiva richiede la sostituzione del pannello.

Inviateci il formato della cella, il carico che intendete inserire negli 80 litri e lo standard o il profilo cliente che state qualificate, e vi diremo se la disposizione dei ripiani e il singolo foro di prova sono sufficienti, o se la costruzione necessita di una seconda porta prima che lasci la fabbrica.

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

Recensito da: Science Wang, Six Sigma Black Belt, Linee di Batterie | Ultimo aggiornamento: 23-10-2026