Как измерить ток холодной прокрутки (CCA)

С момента изобретения стартера Cadillac в 1912 году, автомеханики исследовали способы измерения тока холодной прокрутки (CCA). Измерения CCA гарантируют, что у аккумулятора достаточно мощности для запуска двигателя, особенно в холодном состоянии. Типичные показатели CCA для автомобиля колеблются от 350 до 600 А, а для грузовиков – выше. SAE J537 указывает, что аккумулятор с показателем CCA 500 А может выдавать 500 А при температуре –18°C (0°F) в течение 30 секунд, при этом напряжение не должно падать ниже 7,2 вольта.

Источник: BMW

CCA невозможно «измерить», но его можно «оценить», и этот процесс может занимать неделю для каждого аккумулятора. Полный тест CCA является изнурительным и редко проводится. Для проверки CCA применяют различные токи разряда, чтобы увидеть, какая сила тока удерживает напряжение аккумулятора выше установленного порога, когда он холодный. Ниже иллюстрируются процедуры испытаний в соответствии с SAE J537, IEC и DIN. Методы схожи и отличаются лишь продолжительностью разряда и напряжением отсечки.

Появились различные системы тестирования аккумуляторов, которые показывают значения CCA. Поскольку протекающий ток зависит от омического значения, большинство систем тестирования CCA измеряют внутреннее сопротивление аккумулятора. Для проверки CCA с помощью нагрузочной вилки аккумулятор должен иметь состояние заряда (SoC) от 70 до 100 процентов. Затем его нагружают половиной номинального CCA в течение 15 секунд при температуре 10º C (50º F) и выше. Например, аккумулятор с 500 CCA разряжается при 250 А в течение 15 секунд, и аккумулятор проходит испытание, если напряжение остается выше 9,6 В. Более низкие температуры приведут к дальнейшему снижению напряжения. Нагрузочная вилка имитирует реальные условия запуска двигателя, наблюдая за напряжением, но этот метод не может оценить емкость.

Механики предпочитают небольшие размеры, и производители устройств разработали портативные тестеры, которые индуцируют кратковременный импульс высокого тока, соответствующий введенному значению CCA. Закон Ома рассчитывает внутреннее сопротивление на основе индуцированного падения напряжения, и устройство предоставляет показатель, эквивалентный CCA. Этот метод испытания быстрый и удобный, но он не оценивает емкость.

Метод измерения проводимости переменного тока считывает CCA путем подачи на аккумулятор сигнала одной частоты 80–90 герц. Эти неинвазивные устройства имеют небольшие размеры и остаются холодными во время испытания, но аккумулятор должен иметь SoC 70 процентов и выше. Как и в других методах испытаний на основе сопротивления, проводимость переменного тока не может считывать емкость.

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

Ученые, специализирующиеся на аккумуляторах, прогнозируют, что будущее диагностики аккумуляторов заключается в электрохимической импедансной спектроскопии (EIS), которая сочетает результаты испытаний модели Рэндлса со сложным моделированием для оценки CCA и емкости. Скоростные тестеры аккумуляторов серии Spectro™ (от Cadex), называемые многомодельной электрохимической импедансной спектроскопией, являются первыми, использующими технологию EIS.

Точность всегда была под вопросом, а CCA особенно трудно проверить, поскольку на показания влияют SoC, температура и другие факторы. На рисунке 2 сравниваются показания CCA, полученные с использованием проводимости переменного тока и технологии Spectro™ при различных SoC. Оба измерения снижаются с понижением SoC, однако Spectro™ подвержен меньшему влиянию, чем проводимость переменного тока. Поскольку многие аккумуляторы находятся на уровне около 70 процентов, когда автомобиль привозят на обслуживание, показания CCA между двумя методами будут схожими.

Рисунок 2: Точность CCA в зависимости от состояния заряда. Spectro CA-12 обеспечивает стабильные показатели CCA в диапазоне SoC от 100 до 40% (красный цвет); значения проводимости переменного тока быстро падают с SoC (синий цвет).

На рисунке 3 показаны показатели CCA как функция SoC и состояния аккумулятора. CCA аккумулятора A с емкостью 100 процентов остается стабильным до SoC 10 процентов; аккумулятор B с емкостью 37 процентов начинает демонстрировать нестабильность при SoC около 40 процентов; а аккумулятор C, с емкостью всего 22 процента, дает неопределенные результаты. Тест четко демонстрирует, что состояние аккумулятора влияет на показатели. Хороший аккумулятор дает четкие результаты с хорошей точностью; показатели слабого аккумулятора размыты, а результаты менее последовательны.

Рисунок 3: Точность CCA в зависимости от состояния батареи и SoC. Состояние батареи определяет точность. Аккумулятор A (100%) имеет точность до 10% заряда; аккумулятор B (37%) – до 40% заряда. Аккумулятор C (22%) обеспечивает нестабильные результаты.

Ни один отдельный прибор не может оценить все аномалии аккумулятора, а экспресс-тестирование дает лишь приблизительные оценки. Например, микрокороткое замыкание в элементе можно обнаружить только путем измерения напряжения холостого хода (OCV) после периода покоя или проверки удельного веса электролита. Экспресс-тестирование может посчитать аккумулятор исправным, поскольку заряд маскирует аномалию.

Все методы тестирования сталкиваются с исключениями. Надежные результаты возможны только при наличии выраженных признаков неисправности. Это не всегда возможно с несформированными батареями и теми, что находились на хранении. Идеального метода тестирования батарей не существует, но электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) имеет потенциал превзойти другие технологии.