Phân biệt AC-IR và DC-IR trong kiểm tra pin, mối hàn

Trong sản xuất pin, nội trở AC thường được sử dụng để kiểm tra cell, module và pack pin. Trong khi đó, điện trở DC phù hợp hơn với mối hàn, busbar, dây dẫn và các điểm kết nối. Hai phép đo đều cho kết quả bằng đơn vị ohm nhưng không phản ánh cùng một đặc tính và không thể thay thế trực tiếp cho nhau.

Việc nhầm lẫn giữa AC-IR và điện trở DC có thể dẫn đến chọn sai thiết bị, đặt sai ngưỡng hoặc đánh giá không đúng chất lượng sản phẩm. Bài viết dưới đây phân tích nguyên lý, ưu nhược điểm và ứng dụng của AC-IR và DC-IR trong kiểm tra mối hàn.

Nội trở AC là gì?

Nội trở AC, thường được viết là AC-IR, là kết quả thu được khi đưa một tín hiệu dòng điện xoay chiều nhỏ vào pin, đo điện áp đáp ứng rồi tính toán trở kháng tại tần số xác định.

Các máy kiểm tra pin trên dây chuyền thường sử dụng tín hiệu AC có tần số 1 kHz. Tại tần số này, thiết bị có thể đo nhanh và cho kết quả có độ lặp lại cao, phù hợp với hoạt động phân loại số lượng lớn.

Quy trình đo cơ bản gồm:

1. Máy phát một dòng điện AC nhỏ vào pin.
2. Thiết bị đo điện áp AC xuất hiện tại hai đầu pin.
3. Tín hiệu được tách khỏi điện áp DC vốn có của pin.
4. Máy tính toán giá trị AC-IR.
5. Kết quả được so sánh với ngưỡng cài đặt.

Do sử dụng tín hiệu AC, phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi sức điện động DC của pin. Đây là lý do các dòng máy đo nội trở pin và ắc quy có thể đo trực tiếp pin đang mang điện áp.

Hioki cho biết phương pháp AC-IR thường được sử dụng trên dây chuyền sản xuất pin vì tốc độ đo nhanh và phù hợp với hoạt động so sánh cell với mẫu chuẩn.

Điện trở DC là gì?

Điện trở DC được xác định bằng cách đưa dòng điện một chiều qua đối tượng, đo điện áp sinh ra và tính theo định luật Ohm:

R = V/I

Phương pháp này phù hợp với các đối tượng có tính chất điện trở thuần như:

• Mối hàn pin.
• Busbar và thanh dẫn.
• Dây dẫn điện.
• Đầu nối và terminal.
• Tiếp điểm relay hoặc công tắc.
• Cuộn dây động cơ và máy biến áp.
• Mạch dẫn trên bảng mạch.

Máy đo điện trở DC có thể đo các giá trị rất thấp với độ chính xác và độ phân giải cao. Trong sản xuất module pin, phương pháp DC thường được dùng để phát hiện mối hàn không đủ diện tích tiếp xúc, xuất hiện khe hở hoặc có chất lượng liên kết không ổn định.

Khi điện trở tại mối hàn tăng, điểm nối có thể gây sụt áp và phát nhiệt lớn hơn khi dòng điện đi qua. Vì vậy, phép đo điện trở DC giúp chuyển việc kiểm tra mối hàn từ đánh giá ngoại quan sang dữ liệu định lượng.

Đừng nhầm DC-IR của pin với điện trở DC mối hàn

Trong ngành pin, thuật ngữ DC-IR còn được dùng để chỉ nội trở một chiều của chính cell pin. Đây không hoàn toàn giống phép đo điện trở DC của một mối hàn hoặc thanh dẫn.

DC-IR của pin thường được xác định bằng cách tạo ra một bước thay đổi dòng tải rồi đo mức thay đổi điện áp:

DC-IR = ΔV/ΔI

Ví dụ, khi dòng xả thay đổi từ 0 A lên 10 A và điện áp giảm 0,1 V, DC-IR tính tại thời điểm đó là:

0,1 V/10 A = 0,01 Ω = 10 mΩ

Giá trị DC-IR phụ thuộc vào nhiều điều kiện như:

• Mức dòng sạc hoặc xả.
• Thời gian tính từ khi thay đổi tải.
• Trạng thái sạc của pin.
• Nhiệt độ cell.
• Thời gian nghỉ trước phép đo.
• Cấu tạo và hóa học của pin.

Trong khi đó, điện trở DC của mối hàn được đo bằng dòng DC ổn định trên một đường dẫn thụ động. Máy đo điện trở DC thông thường không thể đơn giản đưa dòng đo vào một cell đang có sức điện động mà không có thiết kế bảo vệ và phương pháp xử lý phù hợp. Hioki cũng lưu ý máy đo điện trở DC không được dùng trực tiếp để đo pin có điện áp hoặc sức điện động khác 0.

AC-IR và điện trở DC khác nhau thế nào?

Theo Hioki, máy đo điện trở DC có ưu thế về độ chính xác khi kiểm tra các thành phần điện trở thuần. Máy đo AC không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sức điện động DC và còn có thể đánh giá thành phần trở kháng theo tần số.

Vì sao kết quả AC-IR và DC-IR không giống nhau?

Pin là một hệ thống điện hóa, không phải điện trở thuần. Bên trong pin tồn tại nhiều thành phần như điện trở của vật liệu dẫn điện, điện trở điện phân, điện trở chuyển điện tích và ảnh hưởng của quá trình khuếch tán.

Khi tần số hoặc thời gian tác động thay đổi, những thành phần này đóng góp vào kết quả theo các mức khác nhau.

AC-IR tại 1 kHz thường phản ánh mạnh các thành phần đáp ứng nhanh của pin. DC-IR đo bằng xung tải kéo dài có thể bao gồm thêm ảnh hưởng của phân cực và các quá trình điện hóa chậm hơn.

Vì vậy:

• • AC-IR 1 kHz không nhất thiết bằng DC-IR.
  • Hai thiết bị khác tần số có thể cho kết quả khác nhau.
  • Không nên lấy ngưỡng DC-IR áp dụng trực tiếp cho AC-IR.
  • Không nên so sánh dữ liệu nếu nhiệt độ và trạng thái sạc khác nhau.
  • Cần duy trì cùng phương pháp và điều kiện khi theo dõi xu hướng

Khi nào nên sử dụng nội trở AC?

AC-IR phù hợp khi cần kiểm tra nhanh số lượng lớn cell, module hoặc pack pin.

Các ứng dụng điển hình gồm:

• Phân loại cell trên dây chuyền sản xuất.
• Kiểm tra cell sau công đoạn formation và aging.
• Kiểm tra trước khi xuất xưởng.
• Kiểm tra đầu vào trước khi ghép module.
• So sánh độ đồng đều giữa các cell.
• Bảo trì định kỳ hệ thống ắc quy UPS.

Các thiết bị như BT3561A và Hioki BT3562A đo đồng thời AC-IR và điện áp hở mạch OCV. Kết quả có thể được truyền về PLC để tự động phân loại sản phẩm.

Đối với bảo trì hiện trường, BT3554-51 sử dụng nguyên lý AC-IR để kiểm tra nội trở và điện áp từng bình ắc quy, sau đó phân loại theo PASS, WARNING hoặc FAIL.

Khi nào nên sử dụng điện trở DC?

Điện trở DC phù hợp khi mục tiêu là kiểm tra khả năng dẫn điện của linh kiện hoặc điểm kết nối, thay vì đánh giá đặc tính điện hóa của pin.

Ví dụ, sau khi cell được hàn với busbar, doanh nghiệp có thể sử dụng Hioki RM3546 để đo điện trở của từng mối hàn.

RM3546 có độ phân giải đến 1 nΩ, giúp phát hiện những thay đổi rất nhỏ tại mối nối. Thiết bị còn hỗ trợ bù điện áp lệch, hiệu chỉnh nhiệt độ và kết nối với hệ thống tự động.

Có thể xem thêm bài RM3546 kiểm tra điện trở mối hàn pin như thế nào? để hiểu rõ quy trình đo tại busbar và điện cực pin.

Cả hai phương pháp đều cần đo bốn đầu cực

Khi đo điện trở ở mức milliohm hoặc microohm, điện trở dây dẫn và điện trở tiếp xúc có thể làm sai lệch đáng kể kết quả.

Phương pháp bốn đầu cực tách riêng:

• Hai đường cấp dòng đo.
• Hai đường đo điện áp.

Nhờ đó, thiết bị hạn chế ảnh hưởng của dây đo và điểm tiếp xúc. Hioki khuyến nghị sử dụng phương pháp bốn đầu cực khi đo các giá trị điện trở thấp hơn 1 Ω.

Tuy nhiên, sử dụng bốn đầu cực không có nghĩa mọi sai số đều được loại bỏ. Kết quả vẫn có thể bị ảnh hưởng bởi vị trí đặt đầu dò, lực tiếp xúc, nhiệt độ, nhiễu điện từ và độ ổn định của jig đo.

Chọn AC hay DC theo mục tiêu kiểm tra

Có thể lựa chọn nhanh theo nguyên tắc:

• Muốn phân loại cell hoặc đánh giá nội trở pin: Chọn AC-IR.
• Muốn kiểm tra điện trở mối hàn, busbar: Chọn điện trở DC.
• Muốn đánh giá độ sụt áp của pin khi chịu tải: Chọn DC-IR bằng phương pháp xung tải.
• Muốn nghiên cứu các quá trình điện hóa: Đo trở kháng ở nhiều tần số.
• Muốn kiểm tra đồng thời nội trở và OCV trên dây chuyền: Chọn máy kiểm tra pin dòng BT.
• Muốn đo điện trở cực thấp của kết nối: Chọn máy đo điện trở dòng RM.

Trong một dây chuyền pin hoàn chỉnh, AC-IR và điện trở DC thường bổ trợ cho nhau. AC-IR kiểm tra chất lượng cell hoặc pack, còn phép đo DC kiểm tra chất lượng các mối hàn và đường dẫn dòng điện.

Kết luận

Nội trở AC và điện trở DC khác nhau về tín hiệu đo, đối tượng kiểm tra và ý nghĩa của kết quả. AC-IR phù hợp để kiểm tra cell, module và pack pin vì có thể đo nhanh mà ít chịu ảnh hưởng bởi sức điện động của pin. Điện trở DC phù hợp hơn với mối hàn, busbar, dây dẫn và các điểm kết nối cần độ chính xác cao.

Do đó, không nên lựa chọn thiết bị chỉ dựa vào dải đo hoặc đơn vị ohm. Doanh nghiệp cần xác định rõ đang muốn đánh giá đặc tính điện hóa của pin, khả năng chịu tải hay chất lượng của đường kết nối để chọn đúng phương pháp.

HIOKI VIỆT NAM – Phân phối bởi: CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT WETECH VIỆT
Hotline: Mr Lâm – 0901.940.968