Проблема преждевременной замены аккумуляторов и современные методы диагностики

Меняют ли аккумуляторы слишком рано или слишком поздно? Ответ кроется в вопросах надежности, стратегиях обслуживания и экономике.

Доктор Гюк не одинок. Поставщики мобильных телефонов узнали, что 90% возвращенных гарантийных аккумуляторов не имеют проблем. Аккумуляторы заменяют при малейшей жалобе без тестирования; установка нового аккумулятора редко решает мнимую проблему. В медицинской отрасли аккумуляторы часто заменяют по дате изготовления независимо от состояния. Некоторые аккумуляторы почти не используются, но все еще находятся в отличном состоянии. Ведущий производитель аккумуляторов обнаружил, что 200 из 400 возвращенных стартерных аккумуляторов не имели проблем. Эти организации ставят под сомнение причину возврата и использованные методы тестирования.

Экология и вторая жизнь аккумуляторов

Хотя свинцовые и кадмиевые аккумуляторы представляют наибольшую проблему для окружающей среды, литий-ионные впервые добавляются в список загрязнителей. Этот химический состав классифицировался как лишь слаботоксичный, но огромное количество литий-ионных аккумуляторов в потребительских товарах требует более тщательного контроля.

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM/GEL

Надежные свинцово-кислотные аккумуляторы для максимальной эффективности работы

Аккумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

Является идеальным выбором для применений, требующих надежного, долговечного и глубоко разрядного источника питания

Купить

Аккумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Благодаря технологиям электрохимии, этот аккумулятор выдерживает до 300 циклов разряда до 100%, что делает его отличным решением для автономных электрических систем

Купить

AGM аккумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Ач)

AGM VRLA батарея с высоким током разряда, специально разработанная для критических нагрузок в системах ИБП, телекоммуникациях и энергетике

Купить

Посмотреть больше

Находчивые предприниматели открыли бизнес-модель, которая позволяет дать вторую жизнь использованным батарейкам. Центры восстановления появились в США, Великобритании и Израиле. Сервисный центр в Техасе обрабатывает до 700 000 батарей для мобильных телефонов ежемесячно. Они закупают излишки батарей тоннами и проверяют их с помощью анализаторов батарей. Отчеты показывают, что клиенты, использующие эти батареи класса B, обслуживаемые анализаторами батарей Cadex, имеют идентичные показатели производительности, как и новые батареи; увеличения количества возвратов не зафиксировано. На рисунке 1 показана коробка с поступающими в службу батареями.

С появлением электрических силовых агрегатов появляется все больше аккумуляторов для ремонта. Хотя эти прочные промышленные аккумуляторы имеют меньшую ёмкость, чем 100%, срок службы еще достаточно велик для менее требовательных применений. GM и ABB уже используют аккумуляторные блоки Chevrolet Volt для хранения электроэнергии для использования в сети. Медицинский техник, работающий в большой больнице Мичигана, использует отработанные аккумуляторы от сердечных насосов пациентов для кошения травы электрической газонокосилкой. Это делает зеленую энергию еще более экологичной.

Ключевой показатель: Ёмкость

Основным показателем состояния аккумулятора является ёмкость. Ёмкость определяет энергию, которую аккумулятор может удерживать, и определяет цену восстановленного аккумулятора. Даже если он изношен, исправный литий-ионный аккумулятор имеет более высокую удельную энергию, чем новый свинцово-кислотный.

Кроме того, литий-ионный аккумулятор прослужит дольше, чем свинцово-кислотный, если его постоянно использовать в условиях возобновляемой энергии.

Методы тестирования аккумуляторов

Диагностика аккумуляторов развивалась не так быстро, как другие технологии, и, кажется, все еще остается в средневековье. Ни один прибор не способен оценить состояние аккумулятора за одно измерение. Подобно тому, как врач осматривает пациента, или как метеоролог прогнозирует погоду, тестирование аккумуляторов предполагает рассмотрение нескольких характеристик для получения четкой оценки состояния. Хотя ёмкость является ведущим показателем состояния, внутреннее сопротивление и саморазряд также играют определенную роль. Соответствующее испытательное оборудование, понимание аккумуляторов и интуиция важны для того, чтобы бизнес по ремонту был жизнеспособным.

Наиболее желательным было бы быстрое тестирование, но оно работает только для определенной группы аккумуляторов, для которой разработана матрица. Матрица — это многомерная таблица поиска, с которой сравниваются показатели. Распознавание текста, идентификация отпечатков пальцев и визуальная визуализация работают по аналогичному принципу. Аккумуляторы мобильных телефонов подходят для быстрого тестирования, и эти аккумуляторы можно проверить с помощью QuickSort ™.

Разработанный Cadex , QuickSort™ использует электрохимическую динамическую реакцию для проверки потока ионов между катодом и анодом литий-ионных аккумуляторов. Цифровая нагрузка, имитирующая мобильный телефон, возбуждает аккумулятор, а общая матрица классифицирует аккумулятор на «хороший», «низкий» и «плохой ». Тест длится 30 секунд, имеет точность 90% для широкого диапазона литий-ионных систем и может быть выполнен при состоянии заряда 40–100%. Система не зависит от внутреннего сопротивления, поскольку это приведет к ненадежным показателям. Современные литий-ионные аккумуляторы поддерживают низкое сопротивление при циклической разрядке/зарядке, и Рисунок 2 иллюстрирует эту связь.

Cadex продолжает исследования для работы с более крупными упаковками, используя методы временной и частотной областей . Во временной области применяется серия импульсов (как в QuickSort™) и наблюдается скорость восстановления. Хорошая батарея быстро восстанавливается; разряженная – медленно. Можно провести аналогию с сухим фломастером, который все еще пишет, но требует отдыха для пополнения чернил. На рисунке 3 сравнивается хорошая батарея с быстрым восстановлением и разряженная, которая работает медленно.

Частотная область базируется на электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС) и предполагает сканирование аккумулятора с частотами от нескольких килогерц до миллигерц. Высокая частота показывает резистивные свойства аккумулятора, также известные как взгляд с высоты птичьего полета, а низкие частоты дают представление об уникальных характеристиках аккумулятора, включая оценку ёмкости с помощью соответствующего алгоритма.

Оценка аккумуляторов на частотах ниже герца увеличивает время тестирования. На частоте один миллигерц цикл длится 1000 секунд, и для точной оценки аккумулятора требуется несколько точек данных. Умное программное моделирование может сократить продолжительность до секунд, применяя модели прогнозирования.

Исследовательские лаборатории уже много лет используют электрохимическую импедансную спектроскопию (EIS) для оценки характеристик аккумуляторов, но высокая стоимость оборудования, длительное время испытаний и потребность в квалифицированных специалистах для расшифровки огромных объемов данных ограничивают использование этой технологии лабораторными средами. Несмотря на ее сложность, ученые-аккумуляторщики считают, что передовое тестирование аккумуляторов будет развиваться именно вокруг этой технологии.

Компания Cadex развила технологию EIS и разработала многомодельную электрохимическую импедансную спектроскопию, или сокращенно Spectro ™. Портативные испытательные устройства Spectro™, разработанные Cadex , сканируют свинцово-кислотный аккумулятор сигналом 20-2000 герц, будто снимают ландшафт, но сердцем системы является запатентованный алгоритм, который выполняет 40 миллионов транзакций для расчета ёмкости и показателей CCA за 15 секунд.

Профессиональное оборудование для диагностики

Не все аккумуляторы можно проверить с помощью быстрых методов тестирования. Для широкого спектра больших аккумуляторов Cadex рекомендует использовать анализаторы аккумуляторов, чтобы сначала определить, исправен ли аккумулятор. Всегда необходимо знать конечное значение ёмкости, и самым надежным методом является полный цикл зарядки и разрядки. Этот метод хорошо работает для свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла разрядки, а также для никелевых и литиевых аккумуляторов, но его следует избегать для стартерных аккумуляторов.

Зарядные устройства Victron Energy

Высококачественные зарядные устройства для долговечной службы и надежной работы

Зарядное устройство Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

Идеально подходит для использования в мастерских, а также для зарядки аккумуляторов автомобилей, мотоциклов, лодок и кемперов.

Купить

Зарядное устройство Blue Smart IP65 Charger 12/15

Благодаря классу защиты IP65, устройство устойчиво к пыли и воде, что делает его идеальным для использования в жестких условиях.

Купить

Зарядное устройство Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащено Bluetooth-интерфейсом для простого настройки и мониторинга через приложение VictronConnect. Высокая эффективность и надежность делают его идеальным решением для коммерческих, промышленных и морских применений.

Купить

Посмотреть больше

Обслуживание широкого спектра аккумуляторов лучше всего выполнять с помощью Cadex серии C7000 . На рисунке 4 изображен C7400ER, программируемый анализатор аккумуляторов, который обслуживает свинцовые, никелевые и литиевые аккумуляторы с номинальным напряжением до 36 В и током до 6 А на канал для работы с аккумуляторами ёмкостью до 24 А·ч. Каждая из четырех станций работает независимо. Резервные алгоритмы тестирования обеспечивают безопасное обслуживание аккумуляторов с известной неисправностью.

Подключение аккумуляторов всегда было сложной задачей, и Cadex решил это с помощью адаптеров для аккумуляторов. Часто используемые аккумуляторы лучше всего обслуживать с помощью специального адаптера . Каждый адаптер содержит 10 кодов конфигурации для обслуживания аккумуляторов одинакового размера. Параметры можно редактировать на анализаторе или с помощью дополнительного программного обеспечения PC-BatteryShop™.

Умный кабель Smart Cable лучше всего подходит для широкого спектра разнообразных аккумуляторов, а RigidArm ™ (Рисунок 5) наиболее удобен для аккумуляторов мобильных телефонов. Пружинные рычаги контактируют с контактами аккумулятора сверху вниз, что позволяет проводить быстрое и повторное тестирование. Выдвижной пол с пружинной нагрузкой удерживает аккумулятор в вертикальном положении, а датчик температуры контролирует состояние аккумулятора во время тестирования.

Краткое содержание

Методы диагностики и мониторинга аккумуляторов развиваются не так быстро, как того требует мировой рынок аккумуляторов. Впереди еще много работы, и многие компании, включая Cadex, делают решающий прогресс в этой области. Эти постепенные усовершенствования помогут продлить срок службы аккумуляторов без ущерба для надежности. Это согласуется с защитой окружающей среды, поскольку мы можем в полной мере использовать срок службы каждого аккумулятора и уменьшать количество выбрасываемых аккумуляторов.