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Spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS)Acquisition synchronisée de la tension et du courant pour les tests d'impédance des batteries

La spectroscopie d'impédance électrochimique révèle comment les systèmes électrochimiques réagissent en fonction de la fréquence, ce qui permet de séparer le transfert de charge, la diffusion et les effets interfaciaux d'une manière qui n'est pas possible avec les signaux du domaine temporel.

Dewesoft vous aide à capturer la tension et le courant de manière synchronisée, à maintenir une phase précise et à relier les résultats d'impédance au reste de vos données de test, y compris la température, la déformation et les conditions environnementales. Utilisez-le pour accélérer le développement et les diagnostics dans les batteries, les piles à combustible, les électrolyseurs, les revêtements et les études de corrosion, tout en produisant des résultats cohérents et prêts à être rapportés pour les équipes d'ingénierie et de recherche.

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Tension
Tension
Haute tension
Haute tension
Courant
Courant
Courant continu
Courant continu
Courant alternatif
Courant alternatif
Impendance
Impendance
Tracé de Nquist
Tracé de Nquist
Tracé de Bode
Tracé de Bode
Température
Température
Thermocouple
Thermocouple
RTD
RTD
Vidéo thermique
Vidéo thermique
Contrainte et Déformation
Contrainte et Déformation
Demi-pont
Demi-pont
Quart de pont
Quart de pont
Pont Complet
Pont Complet
Force
Force
Pression
Pression
Accélération
Accélération
Déplacement
Déplacement
Compatible TEDS
Compatible TEDS
E/S numérique
E/S numérique
Vidéo
Vidéo
Vidéo ultra-rapide
Vidéo ultra-rapide
Séquenceur
Séquenceur
Analyseur FFT
Analyseur FFT
Ethernet
Ethernet
EtherCAT
EtherCAT
Synchronisation PTP
Synchronisation PTP
compatible avec openDAQ
compatible avec openDAQ

Points forts

Solution multi-attributs à guichet unique

Nous fournissons une suite d'analyse EIS complète qui s'adapte à vos besoins, et vous pouvez étendre votre configuration au-delà de l'impédance avec des mesures multi-physiques synchronisées. Combinez l'EIS avec l'analyse de la puissance, la tension des cellules, les données thermiques (TC, RTD, NTC, KTY, IR), la force, la pression et le déplacement pour l'analyse de l'enflure, les vibrations, la déformation et le CAN FD pour la communication BMS, afin de voir l'état du système dans un contexte complet. Toutes les mesures sont sûres au toucher, avec des entrées hautement isolées.

Mesures et analyses de précision

Capturez la tension et le courant électrique avec une grande précision, une exactitude de phase stable et une traçabilité éprouvée sur toute la plage de test. L'acquisition et l'analyse synchronisées de Dewesoft vous aident à valider l'intégrité du signal, à corréler le comportement de l'impédance avec les conditions de fonctionnement et à produire des résultats cohérents, prêts à être publiés, que vous pouvez défendre.

Taux d'échantillonnage élevé, large bande passante

Choisissez l'amplificateur qui convient à votre test, à bande passante moyenne ou à grande vitesse. Votre excitation EIS et votre gamme de fréquences définissent la bande passante et la fréquence d'échantillonnage requises. Par exemple, un balayage monosinusoïdal de 0,01 Hz à 10 kHz peut nécessiter 200 kS/s. Utilisez la même configuration et le même logiciel pour l'EIS, les tests de court-circuit et d'autres transitoires rapides.

Développer l'échelle et la croissance

Commencez par une seule cellule, puis passez à des tests sur plusieurs cellules, sur des packs ou sur des piles au fur et à mesure que vos besoins augmentent. L'écosystème modulaire et le logiciel de Dewesoft s'adaptent à votre nombre de canaux, ce qui vous permet de garder une vue d'ensemble claire au fur et à mesure de l'expansion de la configuration. Mesurez et analysez jusqu'à 60 cellules individuelles en parallèle.

Logiciel inclus

Chaque système Dewesoft comprend DewesoftX, notre logiciel d'acquisition de données primé. Il est facile à utiliser et puissant, avec une visualisation et une analyse en direct dans les domaines temporel et fréquentiel, y compris les vues de Nyquist, Bode, FFT, les tracés temporels, les polaires et les chutes d'eau. Toutes les mises à jour sont incluses, sans frais de maintenance annuels. Pour la surveillance à distance, utilisez DewesoftM sur un téléphone ou une tablette pour visualiser les mêmes données sans fil, en parallèle avec le PC.

Acquisition synchronisée entre plusieurs sources

Tous les canaux sont synchronisés avec une précision inférieure à la microseconde et vous pouvez aligner Dewesoft sur les systèmes existants à l'aide d'Ethernet PTPv2. Combinez les données EIS de manière transparente avec les signaux de contrôle, la corrélation d'images numériques (DIC), les caméras (standard, haute vitesse, IR thermique), la corrélation d'images thermiques (TIC) et les bus de réseau numériques dans une seule base de temps.

Qu'est-ce que la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) ?

L'EIS peut révéler des informations cruciales sur les différents processus qui se produisent dans le système électrochimique, en appliquant par exemple un signal de courant alternatif sinusoïdal (GEIS) à la cellule tout en variant sur une large gamme de fréquences.

Nous pouvons ainsi analyser le déphasage et l'ampleur de la réponse électrique par rapport au courant appliqué. L'impédance montre la résistance interne, y compris la résistance ohmique, la résistance de transfert de charge et la résistance de diffusion, qui permet d'étudier une variété de caractéristiques importantes telles que :

  • Prévision de l'état de santé (SoH) - L'analyse des changements d'impédance dans le temps permet d'évaluer le processus de vieillissement de la batterie. Une impédance élevée est généralement liée à une réduction de la capacité et de la puissance de sortie. Établissez une correspondance entre les tracés de Nyquist et l'affaiblissement de la capacité.

  • État de charge (SoC) - L'impédance varie en fonction de l'état de charge de la batterie, ce qui permet d'estimer le SoC dans des conditions spécifiques.

  • Procédés électrochimiques - Fournit des informations sur la cinétique des réactions électrochimiques se produisant aux électrodes. Identifie les étapes déterminant la vitesse, telles que la diffusion des ions dans l'électrolyte ou le transfert de charge à l'interface électrode/électrolyte.

  • Effets thermiques et mécaniques - L'EIS peut détecter les changements causés par les fluctuations de température ou les contraintes mécaniques au sein de la structure de la batterie.

  • Dégradation de l'électrode et de l'électrolyte - Détecte les changements dans la composition chimique ou la structure des électrodes et des électrolytes. Il permet de détecter les défauts - en identifiant les cellules présentant une impédance anormale (courts-circuits internes). Il permet de classer le vieillissement (perte de matière active ou baisse de conductivité).

L'EIS est une solution non destructive, rentable et sûre, modulable en termes de temps, de vitesse et de précision, par rapport aux essais de cycles longs.

Quels sont les avantages du SIE ?

La spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) vous offre une fenêtre rapide et non destructive sur ce qui se passe à l'intérieur d'une cellule. Au lieu d'attendre que de longs tests de cyclage révèlent les problèmes, la SIE vous aide à détecter les défauts à un stade précoce, à classer les modes de dégradation et à élaborer des mesures de santé reproductibles qui s'étendent de la R&D à la production et à la surveillance sur le terrain.

Principaux avantages

  • Non-destructif, rentable et sûr. L'EIS utilise un petit signal d'excitation, ce qui permet de caractériser les cellules sans les détruire.

  • Un aperçu plus rapide que les longs tests de cyclisme. Pour le tri et le criblage, la SIE peut réduire considérablement la durée des essais par rapport aux méthodes dans le domaine temporel, y compris les approches qui n'utilisent que des bandes de fréquences partielles pour la vitesse.

  • Détection et filtrage des défaillances. Les signatures d'impédance anormales peuvent signaler des valeurs aberrantes, y compris des indicateurs précoces de court-circuit interne, lorsqu'elles sont associées à des méthodes de détection appropriées.

  • Aperçu du mécanisme de dégradation. L'EIS permet d'interpréter les processus dominants, par exemple la croissance de la résistance interfaciale ou les limitations de transport, et peut aider à déterminer où le vieillissement se produit dans le système dans des conditions définies.

  • Classification des modes de dégradation. Les caractéristiques d'impédance sont généralement liées à des modes de dégradation tels que la perte de matière active et les changements liés à la conductivité, ce qui améliore la qualité de l'analyse des causes profondes.

  • Prédiction de l'état de santé. Des travaux récents montrent que les caractéristiques basées sur le SIE peuvent être fortement liées à la capacité et au SOH, et que dans certains cas, l'erreur de prédiction est très faible dans les études contrôlées. C'est pourquoi les équipes utilisent les signatures de Nyquist et de Bode comme "empreintes digitales de la santé".

Quelles sont les applications pour Spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS)

Le SIE est déjà établi à plusieurs stades, du développement à la validation de la deuxième vie, et Dewesoft est une solution idéale lorsque vous souhaitez que le SIE soit synchronisé avec le reste du contexte de test.

  • R&D et validation : Caractériser les nouvelles cellules, les nouveaux matériaux et les nouvelles configurations de packs, puis corréler l'impédance avec la température, la charge et les conditions environnementales pour comprendre les limites de performance et le comportement de vieillissement.

  • Production et contrôle à la réception : Enregistrez une signature d'impédance de base et utilisez-la pour trier et regrouper les cellules présentant des profils similaires afin de réduire le déséquilibre des paquets. La recherche continue de montrer que les méthodes de tri rapide basées sur le SIE peuvent être pratiques à l'échelle.

  • En service : Suivre les tendances de santé et détecter les anomalies en liant le comportement de l'impédance aux états de fonctionnement capturés à partir du système, y compris les données relatives au chargeur ou au BMS lorsqu'elles sont disponibles.

  • Deuxième et troisième vie : Après le réassemblage, utiliser le SIE comme étape de revalidation pour vérifier la stabilité et la cohérence avant le redéploiement. Le tri basé sur le SIE est également étudié pour les cellules retirées afin d'améliorer les décisions de réutilisation.

EIS bien fait : précision, DAQ synchronisé et résultats clairs

Dewesoft fournit un écosystème évolutif pour l'EIS et d'autres techniques électrochimiques, conçu pour s'adapter à vos exigences de test. Nous combinons l'acquisition de données synchronisées avec un générateur de signaux de haute précision et une unité d'alimentation contrôlée pour construire une configuration adaptée à votre expérience.

Les résultats peuvent être affichés sous forme de diagrammes de Nyquist (impédance imaginaire par rapport à l'impédance réelle) et de diagrammes de Bode (amplitude et phase en fonction de la fréquence), puis interprétés en adaptant des modèles de circuits équivalents qui relient la réponse mesurée aux processus physiques et chimiques sous-jacents.

Logiciel de spectroscopie d'impédance électrochimique

DewesoftX est une plateforme moderne de test, de mesure, d'analyse et de gestion des données. Considérez-la comme un cockpit unique pour valider l'électrochimie, le comportement thermique, la performance et l'efficacité, le NVH et l'intégrité structurelle, afin de transformer des tests complexes en informations fiables.

DewesoftX, primé, avec analyse EIS à la volée

Le module DewesoftX EIS regroupe les outils dont vous avez besoin pour simplifier les traitements complexes et convertir les signaux bruts en résultats exploitables :

  • Installation rapide avec cartographie claire des canaux et configuration du balayage.

  • Ajoutez à tout moment des entrées synchronisées : température (TC, RTD, KTY, IR), force et pression (pont complet, MEMS, IEPE), et déplacement (LVDT, inductif, laser), ainsi que des entrées de tension et de courant standard (10 V, 0-20 mA).

  • Enregistrez les signaux bruts dans le domaine temporel, les données dans le domaine fréquentiel ou les deux pour une traçabilité totale.

  • Intégrer des caméras et des systèmes d'imagerie, y compris l'infrarouge thermique et la vidéo à grande vitesse.

  • Calcul des canaux mathématiques en direct : filtrage, statistiques, intégrales, dérivées, compteurs et logique de contrôle personnalisée.

  • Visualisez les données à votre façon : spectres d'impédance, Nyquist, Bode, FFT, tracés temporels, XY, polaires, etc.

  • Créez des tableaux de bord pour un ou plusieurs écrans et réutilisez-les pour d'autres projets.

  • Générer automatiquement des rapports, y compris des tracés et des mesures clés.

  • Permet la surveillance et le contrôle à distance, avec des alarmes et des verrouillages de sécurité.

  • Automatiser les flux de travail à l'aide du séquenceur et des scripts.

  • Connexion aux systèmes informatiques et de laboratoire via OPC UA, MQTT, SCPI et Modbus.

  • Analyser en direct et hors ligne dans le même environnement, rejouer, comparer et partager les résultats.

Matériel d'acquisition de données pour l'EIS

Les systèmes d'acquisition de données Dewesoft s'adaptent aussi bien aux petites installations de laboratoire qu'aux bancs d'essai multicanaux complexes, fournissant des mesures synchronisées et des résultats fiables que vous pouvez défendre.

Installations matérielles évolutives

  • Choisissez la plate-forme qui correspond à vos besoins en matière de largeur de bande : SIRIUS (jusqu'à 15 MS/s) ou OBSIDIAN (jusqu'à 20 kS/s).

  • Mesure de la tension et du courant avec une grande précision et une synchronisation stable.

  • Prise en charge d'une large gamme de capteurs de courant, y compris les pinces, les shunts, les capteurs à flux nul et les DC-CT.

  • Ajoutez tous les capteurs dont vous avez besoin grâce aux entrées universelles pour une flexibilité maximale.

  • Prise en charge de TEDS pour une reconnaissance automatique des capteurs et une configuration plus rapide des canaux.

  • Évolution vers des centaines de canaux avec une synchronisation inférieure à la microseconde via PTPv2, IRIG ou une ligne de synchronisation.

  • Intégration dans le contrôle des essais en temps réel via EtherCAT ou le bus CAN.

Ouvert par défaut. Entièrement compatible avec openDAQ.

Vous avez peut-être entendu parler d'openDAQ™, l'écosystème ouvert pour la mesure, l'acquisition de données et les tests. Dewesoft co-développe openDAQ avec HBK, et le SDK openDAQ est conçu pour rendre la découverte d'appareils, la configuration et le flux de données cohérents entre les fournisseurs et les plateformes.

Le matériel DAQ le plus récent de Dewesoft et le logiciel DewesoftX prennent en charge les flux de travail openDAQ, ce qui vous permet de vous intégrer proprement dans les chaînes d'outils existantes et de vous aligner sur les normes ouvertes.

Pour vous aider à démarrer, openDAQ est livré avec des exemples téléchargeables et des bindings pour les environnements courants. Vous pouvez accéder aux données à partir de C++ et Python aujourd'hui, et il y a des paquets pour .NET (C#) et LabVIEW dans le cadre de la distribution openDAQ, avec des installateurs disponibles pour Windows, Linux et macOS.

Des solutions clés en main, au-delà du produit

Dewesoft ajoute de la valeur au-delà du matériel et des logiciels, grâce à une approche conçue pour des programmes d'essai à long terme et dans le monde réel :

  • Entreprise européenne privée avec un état d'esprit agile et axé sur l'ingénierie.

  • Matériel conçu et fabriqué en Europe.

  • Une plateforme conçue pour protéger votre investissement pendant des années, et pas seulement pour un seul projet.

  • Garantie de 7 ans à la pointe de l'industrie.

  • 25 ans d'expérience dans le soutien aux équipementiers et aux équipes de recherche dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de la marine et de l'énergie.

  • Un seul partenaire pour de nombreuses configurations d'essai, du concept au déploiement.

  • Un seul environnement logiciel, DewesoftX, pour plusieurs types de tests, ce qui réduit la formation et simplifie la normalisation.

  • Livraison d'un système clé en main, comprenant le FAT et le SAT, ainsi qu'une formation sur place.

  • Support d'intégration pour votre propre équipement et les appareils de tiers.

  • Une assistance technique axée sur le client, ainsi que des services au-delà de la livraison, y compris l'étalonnage et les adaptations électroniques personnalisées.

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