Volpiano (Italy)
septiembre 27, 2024
Cómo las Pruebas Eléctricas Detectan Defectos de Soldadura en Sistemas de Baterías
Pruebas Eléctricas Clave para Garantizar la Calidad de la Soldadura
Las pruebas eléctricas – tanto para baterías de vehículos eléctricos (EV) como para Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS) – son esenciales para garantizar la seguridad, la fiabilidad y el rendimiento óptimo.
En el mundo de la fabricación de baterías, donde la calidad es obligatoria para prevenir fallas y asegurar un rendimiento óptimo de la batería, las pruebas eléctricas son un pilar fundamental en diversas aplicaciones, incluyendo vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía y electrónica portátil.
Aunque se han realizado numerosas mejoras para asegurar conexiones eléctricas adecuadas entre los sistemas de baterías, los fabricantes han centrado recientemente su atención en mejorar la calidad de la soldadura.
En el proceso de fabricación de baterías, las soldaduras se utilizan en múltiples etapas con fines de unión. Los defectos de soldadura que afectan a los circuitos eléctricos son particularmente críticos porque podrían impedir que un sistema de baterías funcione a plena capacidad, reducir la eficiencia de la batería e incluso comprometer la seguridad de la misma.
Este artículo se centra en la importancia de las soldaduras de alta calidad en el proceso de fabricación de baterías y el papel de las pruebas eléctricas en la identificación de defectos de soldadura.
Los defectos de soldadura pueden provocar fallos en las conexiones eléctricas de los sistemas de baterías
Las baterías de vehículos eléctricos (EV) y los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) están compuestos por celdas y módulos de baterías interconectados. Se emplean diferentes materiales, configuraciones y técnicas de soldadura basadas en el diseño específico y los requisitos del sistema de baterías, resultando en una diversidad de características. Esta diversidad contribuye a discrepancias significativas en la integridad de las uniones. Además, la necesidad de producción a gran volumen, que implica un número sustancial de soldaduras para conexiones eléctricas, aumenta la incidencia general de defectos de soldadura.
Los defectos de soldadura pueden conducir a un descenso sustancial en el rendimiento general de la batería utilizada en vehículos eléctricos (EV) y sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), resultando en varias complicaciones, incluyendo:
- Aumento de resistencia: una soldadura mal formada o contaminada puede aumentar la resistencia eléctrica, conduciendo a pérdida de energía y potencialmente causando sobrecalentamiento.
- Contacto deficiente: una soldadura defectuosa puede no proporcionar una conexión segura entre las celdas de la batería o los terminales, resultando en un contacto eléctrico intermitente o poco fiable.
- Sobrecalentamiento: el aumento de resistencia y el contacto deficiente pueden llevar al sobrecalentamiento, que puede dañar las celdas de la batería, causar fuga térmica o incluso provocar un incendio.
Para garantizar la fiabilidad de las conexiones eléctricas, es esencial inspeccionar las soldaduras y realizar pruebas eléctricas para identificar y abordar cualquier defecto de soldadura.
Pruebas eléctricas para garantizar la calidad de la soldadura en sistemas de baterías
La garantía de la calidad de la soldadura en el ensamblaje de un sistema de baterías se centra principalmente en las pruebas de resistencia eléctrica. La medición precisa de la micro-resistencia eléctrica en las uniones de conexiones eléctricas soldadas es crucial para asegurar la fiabilidad del sistema eléctrico y prevenir cualquier efecto adverso en la eficiencia de la batería. Idealmente, estas uniones deben tener una resistencia muy baja para permitir un flujo de corriente suave. Un aumento en la resistencia indica un problema con la soldadura, sugiriendo que la batería puede no funcionar de manera óptima.
Otras importantes pruebas eléctricas que los fabricantes de baterías utilizan para asegurar que una mala soldadura sea detectada tempranamente en el proceso de producción son:
Prueba de Resistencia Interna (IR) DC/AC
Tanto las pruebas IR DC como AC miden la resistencia interna de la batería. Una resistencia interna más alta a menudo indica una mala calidad de soldadura, lo que puede conducir a una eficiencia reducida de carga y descarga. Detectar una alta resistencia tempranamente ayuda a los fabricantes de baterías a abordar los defectos de soldadura antes de que afecten el rendimiento de la batería.
Prueba de Voltaje en Circuito Abierto (OCV)
La prueba OCV es otra evaluación crítica. Garantiza que la batería entregue el voltaje correcto según sus especificaciones de diseño. Si la calidad de la soldadura es deficiente, puede causar fluctuaciones en la salida de voltaje, reduciendo la capacidad de la batería para mantener un rendimiento estable. Esta prueba ayuda a garantizar que la batería opere dentro de límites de voltaje seguros y eficientes.
La aplicación específica del sistema de baterías, ya sea utilizado en vehículos eléctricos (EV) o sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), junto con los volúmenes de producción, requieren un enfoque de pruebas eléctricas adaptado para asegurar tanto el rendimiento como la seguridad de la batería.
Desafíos en la realización de pruebas eléctricas en la producción de baterías a gran volumen
La creciente demanda de electrificación obliga a los fabricantes a producir más baterías a un ritmo más rápido, llevando a un volumen significativo de soldaduras que requieren pruebas. Garantizar la funcionalidad de las conexiones eléctricas y una calidad de soldadura uniforme en entornos de fabricación de baterías a gran volumen presenta considerables desafíos de prueba, incluyendo:
- Gran esfuerzo: realizar una inspección completa de las soldaduras puede ser lento e ineficiente.
- Complejidad: los procesos de soldadura involucran diferentes parámetros. Los operadores necesitan poseer experiencia en la gestión de múltiples parámetros y correlacionar los resultados de las pruebas.
- Inconsistencia: variaciones en la habilidad del operador, experiencia y fatiga pueden conducir a variabilidades.
- Imprecisión: la dificultad de acceder a soldaduras cada vez más pequeñas y medir valores de resistencia extremadamente bajos, del orden de micro-ohmios, puede ser difícil.
Abordar estos desafíos requiere una combinación de equipos de prueba avanzados y mejora continua en las pruebas de fin de línea.
El Equipo de Prueba Automático aborda los desafíos de las pruebas de Calidad de Soldadura en la Fabricación de Baterías a Gran Volumen
En la mayoría de los entornos de fabricación de baterías a gran volumen, las pruebas eléctricas de las soldaduras se realizan típicamente durante la fase de prueba de fin de línea. En esta etapa, el uso de equipos de prueba automáticos es preferido para abordar desafíos relacionados con eficiencia, complejidad, consistencia y precisión, garantizando así un rendimiento óptimo de la batería.
El probador automático de baterías SPEA T100BT está diseñado para satisfacer las rigurosas demandas de la fabricación de baterías. Con la capacidad de medir múltiples puntos de prueba simultáneamente, el probador cuenta con módulos dedicados que pueden realizar múltiples mediciones de resistencia con sondas Kelvin, multiplexores e instrumentos de alta precisión. Además, la integración de una cámara visual y sensores térmicos garantiza una mejora en las pruebas con varios beneficios clave, incluyendo:
- Eficiencia de costos: la arquitectura de prueba modular asegura una aplicabilidad más amplia y reconfiguraciones fáciles de sistemas de baterías.
- Operaciones mejoradas: mediante una arquitectura de flying probe integrada, este probador automático puede realizar una amplia gama de pruebas eléctricas en una plataforma. Operando las 24 horas sin necesidad de operadores, identifica todos los posibles defectos de soldadura y ayuda en el desarrollo del proceso de soldadura.
- Precisión de datos: un programa de prueba de auto-carga ejecuta una secuencia de pruebas eléctricas consistente, eliminando así cualquier variabilidad que pueda surgir de entradas incorrectas.
- Repetibilidad: la avanzada tecnología de movimiento lineal combinada con encoders ópticos lineales de resolución submicrónica y un diseño compacto de sonda Kelvin garantiza un movimiento rápido y posicionamiento preciso de las sondas de prueba, detectando cualquier defecto de soldadura.
- Precisión de la medición eléctrica: el instrumento µΩ-metro desarrollado por SPEA específicamente para este probador, está completamente integrado y permite la detección rápida y precisa de cualquier variación incluso tan pequeña como unos pocos microohmios, resultando en un tiempo de prueba significativamente más corto y mayor precisión en la detección de defectos.
Reconociendo la importancia de prevenir fallas que ocurren durante la soldadura, el probador automático de baterías SPEA T100BT cumple con las demandas de rendimiento, precisión y flexibilidad, mejorando la precisión de la medición y la gestión de datos mientras reduce simultáneamente los costos operativos asociados con las pruebas eléctricas para sistemas de baterías.
