Оборудование для тестирования аккумуляторных батарей



Энергия, помещенная в аккумулятор, может быть измерена с помощью анализатора путем метода полной разрядки. Исследуемый аккумулятор сначала полностью заряжают, а после разряжают контролируемой силой тока, измеряя время, за которое будет достигнута точка полной разрядки. (Смотрите: Что такое С-рейтинг аккумулятора?). Емкость в 100 процентов указывает на наличие номинального количества ампер-часов, а, к примеру, 50 процентов соответствуют сокращению времени работы в два раза при тех же условиях.

Измерение емкости с помощью разрядки дает достоверную оценку, и в дополнение этот метод является наиболее эффективным для портативных аккумуляторов. Периодическое использование такого вида тестирования гарантирует, что аккумулятор находится в пределах допустимого диапазона производительности, а в случае, если емкость принимает значение ниже целевого порогового уровня и не может быть восстановлена, то предлагается провести замену такого элемента питания. Большие аккумуляторы, как правило, не анализируются методами, основанными на циклах зарядки/разрядки, так как это занимает много времени и приводит к износу. В этом случае применяются методы тестирования, лишенные вредного воздействия на аккумулятор. (Смотрите: Как измерить емкость аккумуляторной батареи).

Прогрессируют и методы быстрого тестирования, но они оценивают лишь степень работоспособности, и имеют различную точность в зависимости от используемой технологии. В то время как более старые методы быстрого тестирования измеряют внутреннее сопротивление аккумулятора, передовые анализируют диффузию, перенос заряда и поток ионов, - процессы, которые присутствуют в литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторах. (Смотрите: Тестирование аккумуляторов на основе лития).

Технический персонал чаще всего тестирует аккумуляторы с помощью обычного вольтметра, редко кто особо углубляется в эту сферу. Иногда даже нет понимания основных характеристик аккумулятора, которыми он маркируется, - напряжения, номинальной емкости в ампер-часах, электрохимической системы. Что говорить, когда у аккумулятора вообще несколько контактов. Такой пробел в понимании понятен, так как сейчас на рынке представлены разнообразнейшие электрохимические системы и типоразмеры, аккумулятор может быть величиной с монетку, а может занимать целое здание. Снятие показания напряжения даст мгновенный результат, который в целом покажет, “жив” или нет наш аккумулятор. Но параметры, способные указать на степень его работоспособности, данным методом измерить не представляется возможным.

1. Анализатор аккумуляторных батарей

Анализаторы стали популярными в 1980-е и 1990-е, когда они использовались для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов страдавших от “эффекта памяти”. Сегодня эти устройства используются для анализа широкого спектра аккумуляторов, эксплуатируемых в разных областях. Периодический анализ нужен аккумуляторам, так как нередко возникает ситуация, что их степень работоспособности деградирует быстрее ранее прогнозируемого темпа. Анализатор, по сути, прямо указывает, когда характеристики аккумулятора упали ниже допустимого уровня и его уже необходимо менять.

На рисунке 1 показан анализатор Cadex серии C7000, который способен работать со свинцово-кислотными, никелевыми и литиевыми аккумуляторами. Особенностями этого устройства является наличие автоматизированных сервисных программ и возможность работать как автономно, так и с помощью программного обеспечения, установленного на компьютер.

Оборудование для тестирования аккумуляторных батарей

Рисунок 1: Анализатор аккумуляторных батарей Cadex C7400ER. Четырех канальный анализатор может работать с аккумуляторами напряжением от 1,2 до 36В и разрядным/зарядным током силой до 6А. Интерфейс анализатора позволяет настроить его на конкретные характеристики аккумулятора.


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

Наиболее используемой программой данного анализатора является Auto, которая заряжает аккумулятор, применяет к нему разрядку для измерения емкости и после снова заряжает. Другие программы, включая настраиваемую пользователем Custom, используют различные комбинации таких операций как зарядка, разрядка, ожидание и повторение. Программа Lifecycle подвергает аккумулятор циклам зарядки/разрядки до тех пор, пока его емкость не снизится до заданного целевого значения, в то время как количество циклов подсчитывается. Данная программа используется для оценки длительности срока службы аккумулятора. OhmTest измеряет внутреннее сопротивление, а RunTime разряжает аккумулятор тремя разными уровнями тока, для симуляции реальной эксплуатации. QuickSort™ сортирует литий-ионные аккумуляторы на хорошие, слабые и плохие, тестирование одного экземпляра занимает 30 секунд; программа Boost активирует чрезмерно разряженные Li-ion аккумуляторы. Также в анализаторе есть программа Self-Discharge, измеряющая внутренние потери, и Prime, помогающая достичь максимальной емкости при помощи циклов зарядки/разрядки. Prime также проверяет наличие свободной емкости перед зарядкой.

Подключение к анализирующему устройству аккумуляторов различной формы и с разнообразным размещением контактов всегда было проблемой, но конструкторы Cadex C7400ER для ее решения разработали универсальный адаптер SnapLock™. Благодаря ему стало возможным подключать и небольшие модели с крошечными клеммами, и смарт-аккумуляторы с большим количеством контактов.

Эти адаптеры просты в использовании и могут фиксировать щупы на определенный тип аккумуляторов, что облегчает работу с несколькими одинаковыми моделями. Адаптер имеет 10 встроенных профилей с настройками (С-коды), которые рассчитаны на наиболее распространенные типы аккумуляторов. Пользователь может изменить эти настройки в меню анализатора или с помощью установленной на компьютер программы PC-BatteryShop™. Универсальный адаптер напрямую работает со специфическими аккумуляторами, например, от мобильных телефонов; большие же аккумуляторы подсоединяются с помощью программируемого смарт-кабеля.

2. Программное обеспечение ПК

Анализатор аккумуляторных батарей будет неполноценным без интуитивно понятного программного обеспечения. PC-BatteryShop™ предоставляет простой, но мощный ПК-интерфейс для управления и мониторинга анализаторов Cadex серии C7000. С помощью этой программы компьютер становится управляющим центром и отображает зарядные и разрядные характеристики в режиме реального времени. Простой клик мышкой на один из 3000 аккумуляторов из базы данных или считывание штрих-кода непосредственно с исследуемого образца позволит моментально настроить наш анализатор. На рисунке 2 иллюстрирована такая система.

Оборудование для тестирования аккумуляторных батарей

Рисунок 2: Программное обеспечение PC-BatteryShop™. Запустив эту программу, компьютер берет на себя управление анализатором. Выбор модели аккумулятора доступен как из базы данных, так и с помощью считывания штрих-кода.

Смарт-аккумуляторы можно подвергнуть более глубокому анализу путем считывания из них информации о серийном номере, модели, типе и возрасте, а цифровой эквивалент такого аккумулятора, формировавшийся в течение его службы из снимавшихся показаний, отразит степень работоспособности без необходимости полной разрядки. Но стоит отметить, что смарт-аккумуляторы периодически требуют полной разрядки для верификации и калибровки.

3. Системы тестирования аккумуляторных батарей

В то время как анализаторы проверяют аккумуляторы, находящиеся в эксплуатации, и предсказывают время их замены, многоцелевые системы тестирования предназначены для использования в исследовательских лабораториях. Типичной областью их применения является имитация работы с нагрузкой для проверки долговечности в условиях, приближенных к реальным, а также проверка баланса элементов в больших аккумуляторах. Эти тесты могут быть полностью автоматизированы с помощью созданной пользователем программы.

На рисунке 3 можно увидеть Cadex C8000, тест-систему которая может имитировать нагрузочные характеристики мобильных телефонов, ноутбуков, электроинструмента и других устройств для проверки времени работы аккумулятора, как будто он эксплуатируются в реальных условиях. Это устройство может следить за отдельными элементами в аккумуляторе с помощью плавающих аналоговых входов. С помощью кабеля Dual Power Port можно увеличить разрядный ток каждого канала с 10 до 20А. Увеличение мощности возможно при подключении к C8000 отдельного модуля. Тест-система также управляет климатической камерой и взаимодействует с системой управления аккумулятора, контролируя все процессы из единого управляющего центра.

Оборудование для тестирования аккумуляторных батарей

Рисунок 3: Тест-система Cadex C8000. Четыре независимых канала имеют силу тока до 10А и напряжение до 36В каждый. Максимальная зарядная мощность составляет 400Вт, а разрядная - 320Вт. Разрядная мощность может быть повышена благодаря подключению дополнительного модуля нагрузки.

Будучи цифровым устройством, Cadex C8000 имеет много преимуществ в сравнении с аналоговыми, предлагая широчайшие возможности тестирования в компактном корпусе. Нет необходимости покупки дополнительных модулей для измерений низкого и высокого напряжения и тока. Еще одним преимуществом является повышенная взаимная помехоустойчивость близлежащих каналов. Ограничение присутствует лишь для измерений очень низкого напряжения и силы тока, но и это решается подключением специализированного модуля. С8000 работает как автономно, так и в связке с программой PC-BatteryLab™, которая в свою очередь может поддерживать до восьми таких тест-систем, что подразумевает единовременное независимое обслуживание 32 аккумуляторов.

Тест-системы, подобные Cadex C8000, часто имеют множество алгоритмов безопасности, которые могут предсказать опасность для аккумулятора и прерывают обслуживание еще до возникновения нежелательного события. Такая защита может быть недоступна при использовании программируемого источника питания и программируемой нагрузки для тестирования аккумуляторов. Хотя эти устройства и обеспечивают большую гибкость, для них требуется тщательная настройка, чтобы предотвратить возможные повреждения аккумулятора и вызванные ими последствия, такие как пожар или даже взрыв. Но для проведения тестов связанных с проверкой целостности, настройки безопасности на Cadex C8000 могут быть отключены.

Последнее обновление 2016-01-29


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 5/5 на основе 3 голосов