Как измерить ёмкость аккумулятора
Содержание:
- Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
- Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
- Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея.
Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).
Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда.
Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.
Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда.
В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.
Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.
Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора.
Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.
Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.
Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.
После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия.
Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.
Читайте также:
- Аккумуляторы для ИБП. Классификация
- Восстановление и тренировка аккумуляторов
- Особенности гелевых аккумуляторов
Как проверить емкость, исправность гелевого аккумулятора | Voltmarket
Автор:
Сергей Куртов
Время прочтения: 5 мин
Дата публикации: 19-10-2022
Рейтинг статьи: (1182)
Содержание
Аккумуляторная батарея в процессе эксплуатации изнашивается, теряя изначальные характеристики. В определенный момент, когда характеристики перестают удовлетворять требованиям потребителя, АКБ считается неисправной. Дожидаться, пока аккумулятор подведет — не самый лучший вариант. Куда предпочтительнее провести проверку, чтобы оценить состояние батареи и ее потенциальный ресурс.
Гелевые АКБ являются свинцово-кислотными, однако это не значит, что для их тестирования подойдут все методы, применяемые для традиционного автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, как проверить емкость гелевого аккумулятора в домашних условиях, не навредив ему.
Что происходит с гелевой АКБ в процессе эксплуатации
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея накапливает и отдает энергию за счет химического процесса между свинцовыми электродами и электролитом на основе серной кислоты. Каждый цикл разряда и заряда сопровождается образованием на пластинах мелкокристаллического сульфата свинца и его растворения соответственно.
В процессе старения пластины так или иначе сульфатируются. При неправильной эксплуатации (глубокий разряд с последующим хранением в таком состоянии) образование крупнокристаллического сульфата свинца происходит куда активнее. Плотность электролита падает, растет концентрация воды. Засульфатированные участки свинцовых пластин в химической реакции участия не принимают, что соответствующим образом сказывается на характеристиках аккумулятора.
Падает его токоотдача и емкость.
Сульфатация — это естественный процесс старения аккумулятора. Помимо нее пользователи часто сталкиваются с разрушением самих пластин. Обычно это происходит из-за эксплуатации при недопустимом температурном режиме. Осыпающиеся пластины могут замыкаться между собой, что является худшим исходом. Также частой причиной выхода АКБ из строя является неправильная зарядка.
Проверка гелевого аккумулятора
Аккумуляторы относятся к такому типу расходников, состояние которых можно проверить лишь по косвенным признакам. Узнаем, как проверить исправность гелевого аккумулятора, не навредив ему.
Важно понимать, что популярные способы проверки обычных свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом не подходят для гелевых (AGM и GEL). Некоторые способы и вовсе не имеют смысла. Например, гелевая АКБ не нуждается в проверке уровня электролита, так как вода в процессе эксплуатации не испаряется благодаря процессу рекомбинации. Да, если неправильно заряжать AGM аккумулятор, избыточное давление будет выпускаться через предохранительный клапан и долив воды может быть необходим, однако из-за внутренней структуры проверить уровень не получится.
Другой неподходящий способ диагностики — это проверка плотности электролита. Для традиционных АКБ это довольно точный метод диагностики, позволяющий получить данные об “усталости” аккумулятора. Тем не менее, для гелевых батарей он непригоден из-за специфики забора электролита на пробу.
Так как проверить гелевый аккумулятор, если многие традиционные подходы неприменимы? Существует масса профессионального оборудования, которое позволяет определить характеристики аккумулятора и сделать вывод о его дальнейшей пригодности к эксплуатации. Тем не менее, к такому методу рядовой пользователь почти никогда не прибегает, предпочитая “кустарный” способ, который, к слову, довольно хорош. Речь идет о тестировании фиксированной нагрузкой.
Так как напряжение на клеммах отражает степень заряда, но никак не связано с емкостью и токоотдачей, одного мультиметра не достаточно. Нужно проверить, как гелевый аккумулятор будет держать нагрузку. Вот что надо сделать для этого:
- Найти потребителя на 12В (при тестировании 12-вольтового гелевого аккумулятора или сборки на 12В) с подходящей мощностью.
Так как нас мало интересует тестирование на ток холодной прокрутки и вообще пусковые токи в принципе (аккумулятор ведь тяговый для резервного питания), нагрузку надо подобрать так, чтобы ток составлял около 10% от номинальной емкости АКБ. Это связано с тем, что обычно емкость аккумулятора указана при нагрузке 10C или 20С; - Полностью зарядить аккумулятор;
- Повесить нагрузку и контролировать напряжение на клеммах. По достижению напряжения 11,7В нагрузку можно снимать.
- Подсчитываем, сколько с данной нагрузкой аккумулятор должен держаться при своей номинальной емкости, сравниваем с полученными цифрами.
Так как нас мало интересует тестирование на ток холодной прокрутки и вообще пусковые токи в принципе (аккумулятор ведь тяговый для резервного питания), нагрузку надо подобрать так, чтобы ток составлял около 10% от номинальной емкости АКБ. Это связано с тем, что обычно емкость аккумулятора указана при нагрузке 10C или 20С;Подуставший гелевый аккумулятор разрядится значительно быстрее, чем при своих номинальных характеристиках. Подсчитав потенциальную емкость можно сделать вывод, пригодна АКБ к дальнейшей эксплуатации или нет.
Что делать, если результат оказался плохим
Если Вы решили проверить аккумулятор, значит он уже вызывает вопросы. Следовательно, с высокой долей вероятности его придется заменить.
Восстанавливать гелевый аккумулятор не стоит. В отличие от традиционных WET аккумуляторов, восстановление гелевых АКБ многими традиционными способами недопустимо. Вы просто добьете аккумулятор.
Лучше всего просто сделать выводы и не повторять ошибок в дальнейшем. Если аккумулятор по итогам проверки потерял емкость значительно раньше ожидаемого окончания срока службы, значит в процессе эксплуатации были нарушения тех или иных требований. Стоит задуматься, что могло стать причиной деградации батареи. Это может быть недопустимая температура окружающей среды, неправильный заряд кустарными устройствами, глубокие разряды и многое другое. Поэтому лучший результат тестирования АКБ — это выводы над причиной выхода из строя и их устранение.
Используйте только автоматические зарядные устройства с подходящим для гелевых аккумуляторов режимом, регулярно производите обслуживание АКБ при ее хранении (раз в несколько месяцев замерять напряжение и подзаряжать при необходимости), обеспечивайте эксплуатацию в прохладных условиях, близких к комнатной температуре.
Как проверить емкость гелевого аккумулятора 5 из 5 на основе 1 оценок.
Проверка емкости батарей и проверка работоспособности батарей
Проверка емкости батарей — один из лучших способов определить исправность элемента батареи. индикатор аккумулятора. Чтобы проверить емкость элемента батареи, вы должны полностью зарядить и полностью разрядить элемент, точно измеряя энергию по крайней мере в одном направлении. Кроме того, возможность проверить реальную емкость батареи дает вам преимущество при покупке аккумуляторных элементов. Если вы заметили, что определенный поставщик или тип ячейки не соответствует заявленным, вы можете найти другой источник или другую марку ячейки.
Существует несколько методов проверки емкости батареи. Некоторые из них включают сложную математику и расчеты, зависящие от точных измерений.
Самый простой способ проверить емкость аккумулятора — полностью зарядить его, а затем измерить ток и напряжение, когда аккумулятор находится под нагрузкой. Если вы можете подсчитать энергию, выходящую из батареи, вы можете оценить истинную емкость батареи или элемента батареи. На рынке есть несколько зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов, которые имеют встроенную проверку емкости. Некоторые из них могут даже проверять внутреннее сопротивление.
В этой статье рассказывается, как проверить емкость аккумулятора. Мы также объясним некоторые различные аспекты тестирования емкости аккумуляторов и предоставим несколько ссылок на тестеры емкости аккумуляторов.
Как проверить емкость батареи
Емкость батареи можно относительно точно оценить с помощью набора измерений и сложной математики, но самый простой способ измерить емкость батареи — это измерить мощность, поступающую в ячейку или выходящую из нее. . Мощность, поступающая в элемент, будет считаться проверкой заряда, а мощность, выходящая из элемента, будет считаться проверкой разряда.
Если вы можете сделать и то, и другое, это даже лучше.
Метод проверки разрядной емкости
Этот метод разрядки является одним из наиболее точных способов проверки емкости аккумулятора. Если вы можете точно измерить количество энергии, выходящей из батареи, то вы наверняка знаете, какая у нее емкость. Проблема этого метода в том, что он занимает много времени. При разумной скорости разряда 0,2°C для измерения здоровой ячейки потребуется 5 часов.
На рынке представлено множество литий-ионных тестеров емкости. На самом деле, есть много зарядных устройств для литий-ионных элементов, которые включают измерение емкости в качестве функции.
Этот недорогой тестер разряда можно использовать для проверки емкости аккумулятора с напряжением от 1,2 до 12 вольт. Это означает, что он хорошо подходит для работы в диапазонах напряжения одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Он имеет простые в использовании кнопки и большие цифры на ЖК-дисплее, а также питается от порта micro USB.
С помощью этого тестера вы можете проверить емкость, напряжение и ток элемента литий-ионного аккумулятора. Это не будет самое высокое разрешение или самое точное тестовое оборудование, но его низкая цена того стоит.
Если вам нужно проверить аккумуляторы большей емкости или более высокого напряжения, вы можете использовать этот тестер емкости. Этот тестер емкости может проверить аккумулятор до 200 В. Это также 2-проводной тестер, поэтому он будет более точным.
Battery Pack Health Tester.jpg 248.01 KB Метод проверки зарядаЕсли вы измеряете силу тока и напряжение во время зарядки батареи, вы можете точно знать, сколько энергии может поместиться в батарею. Если вы точно знаете, сколько энергии вы можете вложить в батарею, это так же хорошо, как измерение ее емкости.
Если бы вы сделали то же самое при разрядке элемента, вы могли бы сравнить эти две цифры, чтобы измерить общую эффективность зарядки и разрядки элемента. При малых токах, когда батарея не нагревается, вы обнаружите, что более 99 процентов энергии, которую вы вкладываете в батарею, может быть извлечено из нее.
Важно отметить, однако, что при зарядке и разрядке аккумулятора большим током аккумулятор нагревается. Это излучаемое тепло представляет собой потерянную энергию и проявит себя как меньшая емкость при разрядном тесте.
Метод тестирования ISRДругим полезным показателем при тестировании емкости батареи является ISR (внутреннее последовательное сопротивление). Знание ISR батареи может многое сказать о ее работоспособности и ожидаемой емкости. Например, если у вас есть несколько ячеек одного типа и у одной из них ISR особенно выше, чем у остальных, вы можете сделать ставку на то, что эта ячейка имеет меньшую емкость, чем другие.
Вообще говоря, новый литий-ионный элемент в хорошем состоянии будет иметь внутреннее сопротивление где-то между 20 и 60 мОм. Хорошо использованный и все еще исправный литий-ионный элемент будет иметь внутреннее сопротивление от 60 до 100 мОм. Все, что превышает 100 мОм, указывает на то, что ячейка использовалась довольно мало, а все, что превышает 150 мОм, означает, что срок ее службы подходит к концу.
Невозможно напрямую определить емкость батареи с помощью ее ISR. Но если ISR ячейки намного ниже, чем у других ячеек из той же партии, вы можете поспорить, что у нее будет более низкая емкость. Хорошей новостью является то, что это зарядное устройство для литий-ионных элементов заряжает элементы и проверяет их емкость. Для проверки ИК отдельной ячейки вам понадобится автономный 4-проводной ИК-тестер, мы рекомендуем именно его.
4-линейный тестер внутреннего сопротивления.jpg 359,62 КБ ЗаключениеПроверка емкости аккумулятора является важной частью определения общего состояния аккумулятора. Даже если вас не беспокоит состояние батареи, чрезвычайно полезно точно знать, сколько энергии могут хранить ваши батареи. В конце концов, если вы ожидаете, что аккумуляторная батарея будет работать на определенном устройстве или оборудовании в течение определенного периода времени, вам необходимо знать, как проверить емкость батареи.
Существует несколько методов и устройств, которые можно использовать для проверки емкости аккумулятора.
Самый простой и распространенный способ проверить емкость аккумулятора — измерить его напряжение и ток под нагрузкой. Как только батарея полностью заряжена, на батарею помещается нагрузка, а затем измеряются напряжение и ток батареи. Энергия, выходящая из батареи, подсчитывается и суммируется, чтобы сформировать показатель емкости. Все это можно сделать своими руками относительно дешево, но на рынке есть несколько зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов, которые имеют встроенную емкость и тестирование ISR.
Мы надеемся, что эта статья помогла вам узнать, как проверить емкость аккумулятора! Спасибо за прочтение!
BU-904: Как измерить емкость
Емкость — главный показатель работоспособности батареи, но оценить ее на лету сложно. Традиционный цикл зарядки/разрядки/зарядки по-прежнему остается наиболее надежным методом измерения емкости аккумулятора. В то время как портативные батареи могут быть перезаряжены относительно быстро, полный цикл больших свинцово-кислотных батарей нецелесообразен для измерения емкости.
SAE (Общество автомобильных инженеров) определяет емкость стартерной батареи по резервной емкости (RC). RC отражает время работы в минутах при устойчивом разряде 25А. DIN (Deutsches Institut für Normung) и IEC (Международная электрохимическая комиссия) маркируют аккумулятор в Ач при типичном уровне разряда 0,2C (5 ч) для стартерных аккумуляторов. Аккумулятор емкостью 60 Ач будет разряжаться при 12 А. Точного преобразования RC в Ah не существует, но наиболее распространенная формула — RC, деленная на 2 плюс 16. Краткий метод — деление RC на 1,9..
Можно было бы предположить, что измерение емкости по разрядке является наиболее точным методом, но это не всегда так, особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже при использовании высокоточного оборудования в среде с контролируемой температурой и соблюдении установленных стандартов заряда и разряда между идентичными тестами возникают различия. Это не совсем понятно, за исключением понимания того, что батареи — это электрохимические устройства, обладающие человеческими качествами.
Наш уровень IQ также меняется в зависимости от времени суток и других условий. Химические вещества на основе лития и никеля обеспечивают более стабильные результаты разряда, чем свинцово-кислотные.
Лаборатории Cadex проверили 91 стартерную батарею с различными уровнями производительности, и результаты были представлены на графике Рисунок 1 . Горизонтальная ось X представляет батареи от слабых до сильных, а вертикальная ось Y отражает емкость. Испытания проводились в соответствии со стандартами SAE J537: применялась полная зарядка и 24-часовой отдых, после чего следовал регулируемый разряд 25 А до 10,50 В (1,75 В на элемент). Результаты в бриллиантах представляют собой Test 1 . Испытание было повторено в идентичных условиях, и емкости, указанные в квадратах, характеризуют Тест 2 . Тесты Test 1 и , выполненные с разницей всего в несколько дней, различаются в среднем на +/- 15 процентов по емкости. Аналогичные расхождения наблюдаются и в других лабораториях.
SAE J537
При оценке результатов испытаний аккумуляторов задается вопрос: «С каким стандартом сравниваются показания?» Если использовать классический цикл заряда/разряда, имеющий большие погрешности, то современные технологии испытаний не имеют эталона, и ученые могут задаться вопросом: «Какой метод более точен, метод разряда/заряда или другие развивающиеся технологии?» Это правильный вопрос, поскольку появляются ненавязчивые технологии, которым требуется всего несколько секунд для проверки батареи.
Spectro ™ (от Cadex) использует мультимодельную спектроскопию электрохимического импеданса (EIS), которая проверяет состояние батареи за считанные секунды с помощью процесса сканирования. Неинвазивная технология сочетает EIS со сложным моделированием для оценки емкости, CCA и SoC с помощью матриц, также известных как справочные таблицы.
Вот как это работает:
В аккумулятор подается синусоидальный сигнал нескольких частот напряжением в несколько милливольт. После цифровой фильтрации выделенный сигнал формирует график Найквиста, на который накладываются различные электрохимические модели. Spectro™ выбирает наиболее подходящие модели; неподходящие реплики отбраковываются. Затем слияние данных сопоставляет значения ключевых параметров для получения оценок мощности и CCA. Рисунок 2 иллюстрирует запатентованный процесс в упрощенном виде.
Сюжет Найквиста был придуман Гарри Найквистом (1889–1976) в Bell Laboratories. Он представляет частотную характеристику линейной системы, отображающую как амплитуду, так и фазовый угол на одном графике с использованием частоты в качестве параметра.
Горизонтальная ось X графика Найквиста показывает реальный импеданс в омах, а вертикальная ось Y представляет мнимый импеданс (см. BU-9).07: Тестирование литиевых батарей)
Стартерные батареи имеют два разных значения: CCA и емкость. Эти два чтения различны; одно не может предсказать другое, и корреляция между ними почти отсутствует, за исключением, возможно, конца срока службы батареи (см. BU-806, Отслеживание емкости и сопротивления батареи как части процесса старения)
Большинство экспресс-тестеров смотрят на внутреннюю сопротивления и сделать аппроксимацию CCA. Измерение сопротивления батареи относительно просто, но само по себе это не может предсказать емкость, а также не может сказать, когда заменить батарею, поскольку характеристика окончания срока службы в первую очередь связана с емкостью. Большинство стартерных аккумуляторов запускают двигатель с очень небольшой емкостью; внезапный сбой может произойти, когда емкость упадет ниже 30 процентов.
Некоторые тестеры аккумуляторов, включая Spectro™, отображают «Высокое сопротивление» при повышенных показаниях омического сопротивления, что обычно связано с тепловым повреждением. Работающая стартерная батарея отражает однозначное значение мОм, которое представлено R1 в модели Рэндлса справа (см. BU-902: Как измерить внутреннее сопротивление). вызванные этими условиями:
- Низкий уровень электролита (см. BU-804c: Потеря воды, расслоение кислоты и заряд поверхности)
- Расслоение электролита (см. BU-804c: Потеря воды, расслоение кислоты и заряд поверхности)
- Сульфатирование электродов (см. BU-804b: Сульфатация и способы ее предотвращения)
- Плохие или изношенные сварные соединения пластин и стоек коллектора
- Растрескивание пластины коллектора, коррозия (см. BU-804a: Коррозия, осыпание и внутреннее короткое замыкание)
- Плохое соединение аккумуляторной батареи на зажимах или внутри батарея
R1 представляет собой сопротивление электролита, на которое влияют пункты 1 и 2 выше.
Пункты с 3 по 6 относятся R1 характеризует сопротивление электролиту, создаваемое низким содержанием электролита и/или кислотным расслоением, что отражено в пунктах 1 и 2 вышеперечисленных условий. Пункты с 3 по 6 относятся к сульфатации, коррозии и контактному сопротивлению от клемм батареи к электродам, а также от электродов к электролиту.
Параллельная цепь R2/C представляет сопротивление и скорость передачи заряда. Это означает, что требуется энергия, необходимая для преодоления потенциального барьера на границе раздела электрод-электролит, который активирует ион внутри электролита, что приводит к перемещению электронов от электрода к клеммам. У плохой батареи барьерное сопротивление выше, чем у хорошей батареи большой емкости. Ветвь R2/C содержит секрет оценки производительности и отличается от более механических условий, зафиксированных в R1.
Возможность разделения отдельных компонентов в модели Randles, как это делает Spectro™, позволяет улучшить оценку аккумуляторов, что сокращает количество замен аккумуляторов, особенно в течение гарантийного периода.
«Высокое сопротивление» отличает батарею с низким уровнем заряда от батареи с настоящим дефектом. Тест можно провести с частичной зарядкой.
«Насколько точны показания?» — спрашивают автомеханики. Это зависит от батареи. Неисправность можно с уверенностью диагностировать только при наличии явных симптомов. Новая батарея или батарея, которая хранилась на хранении, может стать исключением при оценке емкости. Наилучшие результаты достигаются с «рабочей» батареей, снятой с эксплуатации. Точность также зависит от качества матрицы (см. БУ-905: Тестирование свинцово-кислотных аккумуляторов, матрица).
Хотя показания емкости и CCA четко указаны на аккумуляторе, эти значения не всегда верны. CCA некоторых стартерных аккумуляторов оказывается выше или ниже указанного; знает только производитель. Из-за высокой стоимости тесты CCA редко проводятся после продажи батареи. Кроме того, новые аккумуляторы глубокого разряда показывают низкую емкость, что может привести к гарантийному возврату.