Тестирование свинцово-кислотных аккумуляторов

В тестерах для аккумуляторных батарей сейчас нет никакого недостатка, но большинству из них не хватает точности. Емкость, ведущий индикатор работоспособности, трудно измерить непосредственно во время эксплуатации. Утверждение о том, что тестер, способный измерить внутреннее сопротивление, также сможет оценить и емкость, является недостоверным. Рекламирование несуществующих функций негативно сказывается на всей отрасли, ведь складывается мнение, что комплексные тесты могут производиться обычными методами. Основанные на сопротивлении тестеры конечно же могут идентифицировать вышедший или практически вышедший из строя аккумулятор, но эту же информацию можно получить и без этого недешевого устройства. Производители часто сознательно преувеличивают возможности своих тестеров. Такая ситуация несколько похожа на рекламу чудо-шампуня, который обещает восстановить всю растительность на голове у лысого человека.

Без надежного тестирующего устройства под рукой, измерения параметров аккумулятора переходят в область предположений, в результате чего хорошие образцы заменяются слишком рано, а слабые остаются в эксплуатации, коллапсируя вскоре после проверки. Отсутствие точного тестирования также приводит к ненужным заменам еще гарантийных аккумуляторов. Исследования показывают, что из всех возвращаемых по гарантии аккумуляторов, только у менее чем 10 процентов имеется реальный заводской дефект. Большинство же неисправностей вызваны неправильной эксплуатацией.


Контроль и защита аккумуляторов

 

Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Батарейный балансир
Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Стабилизатор тока заряда аккумулятора
контроль более 25 параметров, история и синхронизация защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения

Проблема возникает при оценке характеристик еще работоспособного аккумулятора. Любое тестирование эффективно только если включает в себя измерения емкости. Емкость отвечает за количество энергии и время работы, а также предсказывает истечение срока службы. Внутреннее сопротивление, с другой стороны, ответственно за мощность, которая проворачивает стартер автомобиля и удовлетворяет нагрузкам, потребляющим большую силу тока. Снятые обычным тестером показания пускового тока стартерного аккумулятора базируются на резистивной составляющей. Улучшенный электролит и стойкие к коррозии материалы электродов способны удерживать внутреннее сопротивление современных аккумуляторов на низком уровне на протяжении большей части их срока жизни. Сбои из-за повышенного сопротивления стали редкими и проявляются только ближе к концу срока службы. (Смотрите: Основы тестирования аккумуляторных батарей).

В отличие от измерений напряжения, тока и сопротивления, не существует никакого универсального способа для снятия показаний емкости абсолютно для всех аккумуляторов. Существует три общие концепции тестирования, основанные на проводимости: скалярная, векторная и EIS (англ. Electrochemical Impedance Spectroscopy - Электрохимическая импеданс спектроскопия) с комплексным моделированием (Spectro™).

Скалярная концепция является самой простой из трех. Ее смысл состоит в снятии показаний аккумулятора и их сравнении с эталоном, и довольно часто исследуемая характеристика является резистивной. Большинство одночастотных тестеров проводимости переменного тока для измерений пускового тока используют именно скалярный метод.

Векторный метод использует сигналы с различной силой тока или возбуждает аккумулятор различными частотами, а затем оценивает полученный результат относительно предварительно заданных точек на векторе для изучения аккумулятора при различных условиях. Метод довольно сложен, а его преимущества незначительны.

Технология Spectro™ сканирует аккумулятор целым спектром частот и сравнивает полученный результат с матрицей (просмотровой таблицей) для оценки таких характеристик как емкость, пусковой ток и степень работоспособности. Spectro™ предполагает наиболее детальный анализ аккумулятора, но этот метод также и самый сложный. (Смотрите: Как измерить емкость аккумуляторной батареи). В таблице 1 описываются все три метода тестирования.

Метод

Сигнал возбуждения

Применение

Измеряемые параметры

Скалярный

Определение по одному параметру; импульсы или одночастотное возбуждение

Автомобильные, стационарные аккумуляторы; метод простой и часто используемый

Напряжение, пусковой ток, внутреннее сопротивление, без емкости

Векторный

Несколько значений частоты или тока; сравнение происходит по вектору

Автомобильные, стационарные аккумуляторы; метод используется редко

Такие же как и у скалярного метода, но более сложный, а преимущества незначительны

Spectro™

Комбинируется IES и комплексное моделирование

Аккумуляторы на основе свинца и лития

Емкость, пусковой ток, степень работоспособности (при наличии соответствующих матриц)

Таблица 1: Методы сбора данных для быстрого тестирования аккумуляторов. В таблице сравниваются разные методы: скалярный, векторный и Spectro™, в котором объединены электрохимическая импедансная спектроскопия и комплексное моделирование.

Матрица

Матрица представляет собой многомерную справочную таблицу, с которой сравниваются снимаемые показания. Аналогичным образом работает распознавание текста, идентификация отпечатков пальцев и визуальных изображений. При анализе аккумуляторных батарей, матрицы в основном используются для оценки емкости, но тем не менее, определение пускового тока и степени заряженности также извлекают выгоду от использования матриц.

Spectro™ корректно оценивает емкость 8 аккумуляторов из 10, а пусковой ток - у 9 из 10. Сочетание измерений этих двух характеристик обеспечивает значительное улучшение точности тестирования в сравнении с методами, оценивающими только пусковой ток. Большинство тестов, базирующихся на сопротивлении, обеспечивают точность в определении степени работоспособности не более чем у 5 аккумуляторов из 10, что сопоставимо с подбрасыванием монетки. Многие технические специалисты не имеют представления о такой низкой точности измерений, так как лабораторные проверки подобных устройств проводятся довольно редко.

Разумеется, что существует стремление к более высокой точности, но реализация этого возможна лишь при четком наличии симптомов. И в то время как постоянно эксплуатируемые аккумуляторы дают наиболее достоверные результаты, экземпляры с незавершенным процессом формирования или после длительного хранения не могут обеспечить приемлемой точности. Для того, чтобы проверить такие аккумуляторы с уверенностью, для них должны быть разработаны матрицы с учетом аномалий.

Важную роль также играет и уровень заряда, тестер должен уметь различать просто малую степень заряженности от малой емкости. Оба этих состояния снижают общую производительность аккумулятора и их довольно трудно идентифицировать. Большинство тестеров могут работать со степенью заряженности от 70 процентов, а с использованием технологии Spectro™ допустимый нижний уровень составляет уже 60 процентов.


Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач 
10 - 12 лет / 600 циклов 10 - 12 лет / 700 циклов 10 - 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

Создание матрицы состоит из сканирования множества аккумуляторов с различной степенью работоспособности. Чем больше в выборке аккумуляторов одной и той же модели но с разными потерями емкости, тем точнее будет матрица. Хорошо разработанная матрица должна включать в себя изношенные естественным путем образцы аккумуляторов с остаточной емкостью от 50 до 100 процентов.

В дополнение выборка должна содержать аккумуляторы, эксплуатировавшиеся в условиях повышенной и пониженной температуры, а также с различной спецификой использования. Это важно, потому как, к примеру, изношенный стартерный аккумулятор в теплых широтах будет иметь одни симптомы, а такой же экземпляр, но использующийся где-то ближе к северу - совершенно другие.

Получение эталонных изношенных аккумуляторов довольно проблематично. Конечно же, принудительный износ с установленными параметрами где-то в лаборатории может помочь, но процессы внутри электрохимического источника электроэнергии очень сложны и ими трудно управлять. Данный момент особенно заметен у литий-ионных аккумуляторов. Хотя емкость и снижается, график Найквиста не в полной мере передает естественный износ как часть ежедневного использования. (Смотрите: Тестирование аккумуляторов на основе лития).

Обобщенная матрица является наиболее практичной, поскольку предназначена для целой группы аккумуляторов. Обобщенные матрицы Spectro™ доступны для большинства автомобильных аккумуляторов, пользователю необходимо просто ввести номинальные значения емкости и пускового тока. Вместо числовой индикации, обобщенная матрица просто сигнализирует о нормальном или ненормальном состоянии измеряемого параметра. Такое решение вполне приемлемо для большинства пользователей, поскольку тестер выполняет свою главную функцию - ликвидирует неопределенность по отношению к аккумуляторной батарее.

Заключение

Состояние аккумулятора должно быть проанализировано исходя из нескольких параметров, по аналогии с тем, как врач назначает несколько тестов для верной постановки диагноза пациенту. Если же просто измерить температуру и кровяное давление, то можно и не понять, что перед нами серьезная болезнь. И весь парадокс ситуации заключается в том, что медицинские работники хорошо обучены в плане диагностики заболеваний, а технический персонал, обслуживающий аккумуляторы, в большинстве своем не имеет сопоставимых знаний и просто хочет знать, рабочий аккумулятор или нет. Но не существует тестирующего устройства, способного обеспечить детальную диагностику всех недугов аккумулятора. Следует помнить, что и тестеры с электрохимической импедансной спектроскопией и комплексным моделированием не являются универсальным устройством для всех аккумуляторов, а способны анализировать лишь заранее заданную выборку.

Последнее обновление 2016-05-27


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 5/5 на основе 2 голосов