Camera climatica di temperatura e umidità per test di affidabilità delle celle di batterie

Camera di prova di 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 antideflagranti, sfiatatoio per il fumo e allarme tricolore per il test delle celle

Panoramica del prodotto e applicazioni ideali

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

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, un'umidità mantenuta a una fluttuazione di ±2 %RH e un gradiente di temperatura non superiore a ±1 °C nello spazio di lavoro una volta stabilizzate le condizioni. Il riscaldamento ha una media da 1 a 3 °C al minuto e il raffreddamento da 0,7 a 1 °C al minuto sull'intero intervallo, entrambi non lineari ed entrambi dichiarati a vuoto.

Ciò che distingue questo armadio da una camera climatica generica è ciò che accade quando una cella si guasta. La porta è dotata di due catene antideflagranti, la camera dispone di una porta di scarico del fumo e di una spia di allarme tricolore sul pannello, e una porta di bilanciamento meccanico della pressione si apre autonomamente quando la pressione interna raggiunge il valore impostato, in modo che l'armadio non debba mai resistere all'evento come recipiente a pressione sigillato. Due ripiani isolati e un unico foro di prova da 50 mm con tappo in silicone e coperchio in acciaio inox completano lo spazio di lavoro.

Ideale per:

• Produttori di celle e laboratori di prova che eseguono l'esposizione ad alte e basse temperature, cicli termici o calore umido su celle a ioni di litio, ioni di sodio e allo stato solido
• Validazione di componenti e moduli automobilistici, dove un componente deve sopravvivere allo stesso profilo del veicolo su cui è installato
• Prodotti, componenti e materiali elettrici ed elettronici testati secondo le condizioni di prova del tipo GB/T 2423
• Gruppi di R&D che eseguono lo screening di nuove chimiche per il calo di capacità, la degradazione dell'SEI e lo sviluppo di gas attraverso una variazione di temperatura
• Controllo qualità in entrata e di processo, 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 a 1-3 °C al minuto in riscaldamento e a 0,7-1 °C al minuto in raffreddamento, che è la velocità corretta per una stazionamento di qualificazione e per il calore umido; non è una macchina a trasferimento d'aria a due zone e non fornirà la transizione nell'ordine dei secondi di una prova di shock termico. Se la vostra norma richiede un trasferimento rapido tra due temperature fisse, il tester per cicli termici per la prova di sicurezza delle batterie è lo strumento più idoneo.

TOB-TH-80C sul piano di prova: largo 650 mm, alto 1650 mm e profondo 1270 mm, montato su quattro ruote orientabili con blocco.

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

Specifiche complete

Le tabelle sottostanti mostrano la camera così com'è costruita, non un riassunto da catalogo. I dati relativi a capacità e utenze vengono per primi, seguiti da temperatura, umidità, struttura e infine dalle norme 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 provino e nessun carico termico del provino - perché una camera che raggiunge un setpoint con 20 kg di celle al suo interno e una che lo raggiunge vuota sono due macchine diverse.

1. Capacità, dimensioni e utenze

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

2. Prestazioni di temperatura

3. Prestazioni di umidità

La zona di controllo di temperatura e umidità del TOB-TH-80C: dal 20 al 98 %RH mantenuta in tutto l'intervallo di temperatura utile, non un singolo punto 85/85.

4. Costruzione e materiali

Il pannello destro ospita il controller touch TFT, gli interruttori di alimentazione e illuminazione, il protettore di 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 d'ingombro 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. Le norme elencate sono le fonti dei profili citate nella scheda tecnica; se la qualifica fa riferimento a IEC 60068-2-1, -2-2, -2-30 o a un profilo specifico del cliente, inviatela con la richiesta e confermeremo se la camera è in grado di sostenerla.

Componenti elettrici e meccanici

Le parti sottostanti determinano per quanto tempo la camera rimane all'interno della sua banda di tolleranza e la rapidità con cui si riprende dopo l'apertura di una porta o una variazione del 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 invariate. 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 si guastano in modo non distruttivo: un involucro di plastica ingiallisce, un giunto di saldatura si crepa, un display si appanna. Una cella agli ioni di litio non si guasta in modo non distruttivo. Oltre 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 quindi il recipiente a 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 antideflagranti sono il primo strato. Trattengono la porta contro un impulso di pressione invece di lasciarla aprire di scatto nell'ambiente, che è la differenza tra una cella sfiatata e un proiettile. Il condotto di scarico dei fumi è il secondo: fornisce al gas un percorso definito fuori 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 che può essere letta da tutto il laboratorio vale più di un registro che nessuno sta guardando.

La presa 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 presa di bilanciamento, la guarnizione della porta assorbe quel carico e la guarnizione è un elemento soggetto a usura: si indurisce, prende una deformazione permanente e una camera che ha superato la sua validazione nel primo anno inizia a perdere umidità agli angoli nel terzo anno. La presa qui 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 numero da leggere attentamente quando si confrontano le schede tecniche. I fogli più vecchi citano una cifra di uniformità, presa come la dispersione tra il punto più caldo e il punto più freddo in un dato momento; le attuali revisioni dei metodi di prova l'hanno sostituita con un gradiente di temperatura, che confronta la temperatura media di due punti qualsiasi in un periodo. I due valori non sono intercambiabili e un fornitore che ha cambiato metodo senza dirlo può sembrare aver migliorato una camera che non è cambiata. Il TOB-TH-80C cita 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 sulla pagina.

Il limite massimo di +150 °C è presente per quelle parti di una qualificazione che non riguardano la conservazione delle celle. Le schede tecniche delle celle di solito 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 precondizionamento o la sezione ad alta temperatura di un profilo automobilistico che si trova sopra i 100 °C. Una camera con una capacità nominale di 130 °C deve essere fatta funzionare al massimo per raggiungere i 120 °C, senza alcun margine rimasto per il recupero dopo l'apertura di una porta; i 20 °C extra qui rappresentano un margine di sicurezza, non un titolo a effetto.

Caratteristiche ingegneristiche chiave

• Controllo a piena gamma, nessuna banda morta alle estremità. -40 a +150 °C e da 20 a 98 % di umidità relativa sono indicati come controllabili sull'intero 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 vi è alcuna formazione di 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 viene eseguita 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 il ritorno nella parte inferiore, e la velocità della ventola è impostata da un convertitore 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, che rappresenta la leva pratica sul gradiente.
• Isolamento in poliurietano da 100 mm e finestra riscaldata. La struttura della parete è costituita da 100 mm di poliuretano espanso tra un rivestimento 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 pulita a -40 °C e all'85 % di umidità relativa anziché formare brina all'interno o condensa all'esterno.
• Due dispositivi di sovratemperatura indipendenti. Il controller ha il proprio limite e un protettore di temperatura regolabile separato 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 resistenza di isolamento superiore a 50 MΩ e il serbatoio da 20 L è dotato di un indicatore di livello e di un allarme di basso livello con riempimento automatico. Il calcare e la conducibilità sono le due modalità di guasto che trasformano una specifica di umidità in una chiamata di servizio.

Raccomandazioni operative, manutenzione e sicurezza

1. Prima e durante un ciclo

1. Controllare prima l'acqua. Riempire il serbatoio da 20 L con acqua pura o acqua di rubinetto depurata, verificare che l'indicatore di livello si trovi al di sopra della linea di basso livello e confermare che l'alimentazione soddisfi la resistenza di isolamento di 50 MΩ richiesta dall'umidificatore. L'allarme di basso livello 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 a cui si sta operando.
3. Far passare i cavi dei sensori e i cavi di alimentazione attraverso il foro di prova da 50 mm, quindi riposizionare il tappo in silicone e il coperchio in acciaio inossidabile. Un foro di prova aperto rappresenta una perdita di umidità permanente e si manifesterà come una 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 subisce danni. Si tratta di un dispositivo separato dal regolatore 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, non la prova.
6. Registrare le condizioni ambientali. Le specifiche presuppongono una temperatura da 5 a 30 °C e un'umidità relativa dal 10 all'85 % 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 di umidità che rallenta mese dopo mese, ed è visibile molto prima di trasformarsi in un codice di guasto.
• Serbatoio dell'acqua e alimentazione. Rifornire 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 blocco per alta pressione.
• Guarnizione della porta. Pulire la guarnizione in silicone e il telaio della porta, e controllare che non vi siano indurimenti o deformazioni agli angoli. Una guarnizione che perde compromette l'umidità e fa lavorare la presa di compensazione della pressione a ogni ciclo.
• Foro di test e presa di compensazione della pressione. Verificare che il tappo sia inserito dopo ogni ciclo e controllare che la presa di compensazione si apra liberamente. È un componente meccanico e non alimentato, il che significa anche che nessuno segnalerà un eventuale blocco.
• Ruote piroettanti e livellamento. Bloccare tutte e quattro le ruote piroettanti prima di un ciclo. Una camera che può muoversi è una camera che può disallineare la guarnizione della porta.
• Dopo un evento biologico. Non aprire la porta immediatamente. Lasciare che la camera si ventili attraverso la presa di scarico dei fumi, verificare lo stato della spia del pannello e il registro del controller, quindi aprire con il locale 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 del rilascio di un progetto.

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 è raramente usata al suo limite massimo, e questo è il punto. Un armadio con una capacità nominale di 130 °C chiamato a mantenere 120 °C sta funzionando al limite, senza alcuna riserva per recuperare dopo l'apertura di una porta e con un tempo di abbassamento 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, un ciclo di precondizionamento 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.

Q2: C'è un solo foro di prova da 50 mm. È sufficiente per il mio cablaggio?

Una porta da 50 mm ospita un fascio realistico di termocoppie, cavi di rilevamento e cavi di carico, a condizione che il fascio sia costruito come un unico insieme con un passacavo siglato anziché fatto passare sfuso. Se la vostra configurazione richiede passacavi di alimentazione e di misura separati, segnalatelo 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. Qual è la migliore?

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 consentire di confrontare una camera con un'altra. L'insidia è una scheda tecnica che passa silenziosamente da un metodo all'altro 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 sulla definizione richiesta dal proprio standard.

D4: Può mantenere 85 °C / 85 % di umidità relativa per settimane?

85 °C e l'85 % di umidità relativa rientrano in entrambi gli intervalli nominali, da 20 a 98 % di umidità relativa e da -40 a +150 °C, e la deviazione dell'umidità in quel punto è indicata come ≤ +2 / -3 % di umidità relativa, che è la più stretta delle due fasce. Ciò che determina la tenuta per settimane non è la specifica ma l'acqua: il serbatoio deve essere rabboccato con acqua della qualità specificata, l'umidificatore deve rimanere privo di calcare e l'ambiente deve rimanere tra 5 e 30 °C e tra 10 e 85 % di umidità relativa. I test prolungati di calore umido 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 esce dalla cella, la pressione nello spazio di lavoro aumenta, la valvola di sfiato 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 all'ambiente e il protettore di sovratemperatura indipendente 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 è sufficiente l'RS-485?

L'RS-485 è sufficiente per una camera che comunica con un singolo 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 confluire in un sistema centrale senza un PC dedicato, o quando l'unità è abbastanza distante che qualcuno desidera controllarla senza doversi recare sul posto. Decidetelo in fase d'ordine: l'interfaccia viene specificata con il controller e un intervento di modifica successivo richiede la sostituzione del pannello.

Inviateci il formato della cella, il carico che intendete inserire nei 80 litri e lo standard o il profilo cliente per cui state eseguendo la qualifica, e vi diremo se la disposizione dei ripiani e il singolo foro di prova sono sufficienti o se la configurazione richiede una seconda porta prima di lasciare la fabbrica.

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

Revisionato da: Science Wang, Six Sigma Black Belt, Battery Lines | Ultimo aggiornamento: 23-10-2026