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Essais & Simulations 150

Spécial Automobile L’automobile connaît une nouvelle révolution… mais quel impact pour les essais ?

DOSSIER VITESSE DE TEST

DOSSIER VITESSE DE TEST ÉLEVÉE POUR LA PRODUCTION En plus d’une très petite plage de mesure, le RM3545 de la marque HIOKI possède une autre fonction très utile dans les environnements de production, qui consiste à vérifier le contact de la sonde entre le dispositif de mesure et le dispositif testé au cours de la mesure : ici, le principe de la mesure à 4 fils est employé pour s’assurer que les 4 contacts de mesure restent bien appliqués sur le dispositif testé durant la mesure. Cette fonction de contrôle des contacts permet d’éviter que les mesures ne soient évaluées comme « non conformes » en raison de l’application incorrecte des contacts de mesure, et par conséquent que des produits irréprochables ne soient rejetés par erreur. Mesure de la résistance sur les points de soudure – RM3545 Slots pour multiplexeurs prévus pour une utilisation au cours de la production – RM3545 Une autre raison justifiant l’utilisation d’un ohmmètre spécial est la vitesse de mesure : en cas de réglage du RM3545 sur la configuration la plus rapide, 2,2 ms s’écoulent entre le début de la mesure et l’affichage du résultat de la mesure. Cela permet de réaliser de nombreuses mesures de contact avec seulement quelques instruments de mesure et convient donc parfaitement aux nombreux joints soudéspoints de soudure à mesurer sur une ligne de production de batteries. À ce stade, les lecteurs familiers avec le déroulement de la production sont en droit d’objecter que le transport mécanique d’un dispositif testé dure bien plus longtemps que quelques millisecondes, ce qui relativise clairement l’avantage d’une très grande vitesse de mesure dans le contexte global. Afin de pouvoir exploiter pleinement la haute vitesse de mesure au cours de la production, HIOKI propose le RM3545-02 : une variante du dispositif qui possède des slots pour des cartes de multiplexage. En ajoutant deux des cartes de multiplexage disponibles en option, un seul ohmmètre peut réaliser jusqu’à 20 différentes mesures sur 4 fils, l’une après l’autre, rapidement, lorsque les dispositifs testés sont transportés « de manière groupée » par un mécanisme jusqu’à l’instrument de mesure. Si ce nombre de canaux de mesure est insuffisant, par exemple, quand tous les points de soudured’un module de batterie complet doivent être mesurés en une seule passe, il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser plusieurs unités RM3545 les unes à côté des autres, étant donné que leur parallélisation rendrait l’intégration nettement plus complexe. Dans ce cas, il est recommandé d’employer un système de multiplexage distinct. HIOKI propose un tel système dans différentes versions, et avec une configuration conçue pour les mesures à 4 fils, il permet de contrôler jusqu’à 132 canaux avec un seul instrument de mesure tel que le RM3545 (configuration : SW1002 + 12 × SW9001). L’unité de multiplexage n’est pas limitée à l’utilisation d’ohmmètres, mais peut également être employée avec les testeurs de batteries, les impédancemètres ou les voltmètres de la marque HIOKI – à condition que les tensions mesurées soient inférieures à 60 V. 132 canaux de mesure dans un seul instrument de mesure Si vous imaginez un montage de mesure avec les 132 canaux susmentionnés, qui sont employés, par exemple, pour mesurer les contacts soudés pour les connexions aux barres omnibus sur un module de batterie, la méthode de mesure à 4 fils nécessite non seulement plus de 500 fils de test, mais aussi plus de 250 contacts de test mécaniques. Ce montage est certes possible du point de vue technique,. mais, en particulier pour les Mesure des points de soudure à l’aide d’un testeur à sonde mobile éléments cylindriques dans un module, une autre solution est à privilégier : un testeur à sonde mobile portant le nom quelque peu énigmatique FA1240-W800. Ces dispositifs sont généralement employés pour tester les cartes à circuits imprimés équipés, et sont notamment capables d’effectuer des mesures de résistance à 4 fils, en à peine 25 ms par test. Après tout, il importe peu que le dispositif testé soit une carte à circuits imprimés équipé ou un module de batterie où les points de soudure sont mesurés. L’utilisation d’un testeur à sonde mobile dans l’exemple de la mesure des points de soudure des modules de batterie présente un autre avantage par rapport au montage avec des contacts de test fixes – que ce soit dans la variante décrite ci-dessus ou, de manière alternative, avec un « lit de clous » : bien que les positions de test soient toujours les mêmes sur les cartes à circuits imprimés assemblées, elles divergent toujours légèrement les unes par rapport aux autres sur les modules de batterie avec des centaines d’éléments en raison des tolérances de production. Lespoints de soudure doivent cependant être mesurés avec une grande précision. C’est la raison pour laquelle le testeur à sonde mobile FA1240 permet de charger au préalable un fichier de position pour chaque module de batterie. Ce fichier peut être créé individuellement pour chaque module de batterie avec une bonne caméra et un logiciel d’analyse approprié. Cela permet d’exclure les erreurs de mesure dues 48 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°150 • Septembre - Octobre - Novembre 2022

DOSSIER aux tolérances mécaniques de production. TESTEUR DE BATTERIE POUR POINTS DE SOUDURE ? Une question fréquemment posée à HIOKI est de savoir si un testeur de batterie existant peut également être employé afin de mesurer les résistances de contact. Une raison technique permet de répondre de manière positive à cette question, mais il y a aussi plusieurs raisons plus importantes qui s’y opposent. Une raison d’employer la méthode de mesure en courant alternatif fournie par le testeur de batterie pour mesurer les résistances de contact est que la force électromotrice – également appelée électromotance – ne joue aucun rôle pour cette méthode de mesure. Pour une meilleure compréhension, la force électromotrice est un offset en courant continu qui se produit lorsque différents métaux entrent en contact. Pour une mesure en courant alternatif, l’offset en courant continu peut cependant être ignoré. Cette force électromotrice est une tension très faible qui n’a aucune influence mesurable sur la mesure de la résistance dans la plage ohmique. La résistance de contact, cependant, se situe définitivement dans la plage ohmique, et ici, même le plus faible offset en courant continu devient pertinent pour le résultat de la mesure. À ce stade, il est important de noter que l’ohmmètre en courant continu RM3545 possède une fonction de compensation de la tension d’offset, qui permet de minimiser l’influence de la force électromotrice. Un argument s’opposant à l’utilisation des testeurs de batterie pour la mesure des résistances de contact sont les courants de Foucault qui peuvent apparaître dans les fils de mesure au cours d’une mesure à 4 fils, même à des fréquences de mesure de 1 kHz. Comme pour la force électromotrice, ces courants de Foucault n’ont pas d’importance pour les grandes résistances : mais pour les très faibles résistances de contact, ils ont une influence sur le résultat de la mesure. La difficulté réside dans le fait que les courants de Foucault peuvent avoir des amplitudes différentes pour le même dispositif testé, en fonction de la manière dont le fil Le standard dans la pratique pour la production de batteries : BT3562A de mesure est posé. Si, par exemple, le fil de test est posé le long d’une tôle d’acier (magnétique) telle qu’un boîtier, cela peut produire un résultat de mesure différent de celui obtenu si les fils de test sont posés d’une manière légèrement différente avec le même dispositif testé. C’est l’une des raisons pour lesquelles il peut s’avérer difficile d’obtenir des résultats reproductibles ou exactement comparables au cours de la mesure de la résistance de contact à l’aide d’un testeur de batterie. Une autre raison se présente lorsque l’on compare la précision des deux méthodes de mesure : l’un des testeurs de batterie les plus fréquemment employés dans les environnements de production est le BT3562A de la marque HIOKI. La précision de base de ce testeur de batterie pour la mesure de la résistance s’élève à 0,5 %. Il s’agit d’une très bonne valeur pour un ohmmètre en courant alternatif. Un ohmmètre en courant continu comme le RM3545 possède cependant une précision de base de 0,006 %. APPAIRAGE D’ÉLÉMENTS Au début de cet article, nous avons précisé que la qualité d’une batterie dépend de valeurs de résistance à la fois faibles et identiques. Des valeurs de résistance identiques sont particulièrement importantes pour les éléments qui sont connectés entre eux dans des modules et blocs-batteries. Lorsque les éléments d’une batterie sont connectés en série, un seul élément avec une résistance plus importante constituerait un « goulot d’étranglement » pour l’ensemble du système. Cette résistance plus élevée entraînerait une augmentation de la température dans le réseau, qui se répercuterait de manière négative sur la durée de vie de la batterie. Cet élément se déchargerait également plus vite que les autres. Dans les applications courantes, un système de gestion de la batterie veille à ce que ces écarts entre les Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) avec le BT4560 éléments soient compensés et ne soient pas perceptibles par l’utilisateur. La situation est toutefois différente si la batterie n’est pas seulement employée pour un véhicule électrique classique, mais pour une voiture de course de championnat, par exemple. Ou si une batterie conçue de manière appropriée fournit la totalité de l’alimentation électrique d’un véhicule d’expédition. Dans les deux cas, il s’avère utile d’exclure toute déviation potentielle entre les éléments individuels employés. Cela est possible en appairant les cellules individuelles par paires. L’impédance des éléments individuels est déterminée par spectroscopie d’impédance électrochimique à différentes fréquences. Les valeurs d’impédance, qui se composent de la résistance ohmique et de la réactance, sont combinées pour former un diagramme de Nyquist pour chaque élément. Si ces diagrammes de Nyquist sont superposés, les éléments dont les diagrammes de Nyquist correspondent le plus peuvent être combinés pour former un module ou un bloc-batteries. L’impédancemètre pour batterie BT4560 de la marque HIOKI convient parfaitement à ces mesures, car la formation des courants de Foucault décrite plus haut est minimisée au cours de la mesure en appliquant une mesure à 4 paires de bornes. CONCLUSION En résumé, nous pouvons souligner qu’une technologie de mesure appropriée est nécessaire, en particulier pour la production de batteries haute performance. Chaque étape de la production joue un rôle essentiel pour la qualité globale de la batterie. Pour HIOKI, la coopération étroite avec les principaux fabricants de batteries depuis plusieurs décennies est une garantie de consolidation du marché de la batterie avec des technologies de mesure établies et nouvellement développées ● ESSAIS & SIMULATIONS • N°150 • Septembre - Octobre - Novembre 2022 I49

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