Проблеми та інновації у тестуванні акумуляторів

«Тож можна завести машину, але чи зможе акумулятор знову завести двигун завтра?»

Зі швидкою електрифікацією транспортних засобів також виникають проблеми з кермовим керуванням та гальмуванням, які споживають від акумулятора 100 ампер. Акумулятор є найбільш схильною до відмов деталлю системи. Більшість тестерів акумуляторів та систем керування акумуляторами (BMS) зчитують напругу розімкнутого кола акумулятора та обчислюють внутрішній опір (Ri) при падінні напруги під навантаженням. Цей метод виявляє аномалії акумулятора, але не може оцінити ємність – головний показник справності.

Ємність акумулятора непомітно знижується, доки не перестане запускатися. Щоб забезпечити профілактичне обслуговування за відсутності оцінки ємності, деякі системи управління автомобілем (BMS) радять водієві замінювати акумулятор після фіксованої кількості запусків.

Свинцево-кислотні акумулятори AGM/GEL

Надійні свинцево-кислотні акумулятори для максимальної ефективності роботи

Акумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

 Є ідеальним вибором для застосувань, що вимагають надійного, довговічного і глибоко розрядного джерела живлення

Купити

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

Завдяки технологіям електрохімії, цей акумулятор витримує до 300 циклів розряду до 100%, що робить його відмінним для автономних електричних систем

Купити

AGM акумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Аг)

 AGM VRLA батарея з високим струмом розряду, спеціально розроблена для критичних навантажень у системах ДБЖ, телекомунікаціях та енергетиці.

Купити

Подивитися більше

Нова технологія оцінки ємності акумулятора за допомогою електрохімічної імпедансної спектроскопії (EIS) набуває все більшого поширення. Ця технологія є неінвазивною та доступна в комерційних продуктах, відомих як Spectro™. На рисунку 1 показано компактний Spectro Modular.

Рисунок 1: Модульний Spectro

EIS застосовує синусоїдальний сигнал від 2000 Гц до 100 мГц для створення графіка Найквіста. Моделювання стосується матриць, отриманих з акумуляторів одного типу, але з різними рівнями продуктивності. Об'єднання даних співвідносить значення для отримання ємності, CCA, SoC та інших показників акумулятора. Рисунок 2 ілюструє складне моделювання спрощеної блок-схеми.

Рисунок 2. Моделювання комплексної електроімунної інтегральної напруги (EIS) неінвазивним способом оцінює ємність акумулятора, CCA та SoC свинцево-кислотних та літій-іонних акумуляторів.

ПАТЕНТИ США: 6,778,913; 7,072,871; 10,302,709

Ємність, яка впливає на закінчення терміну служби акумулятора, демонструється знову і знову. ADAC, німецький автоклуб, повідомляє, що 46% поломок автомобілів спричинені акумулятором, порівняно з 42% у 2010 році. Дослідження, проведене Johnson Control (JCI), яке охопило 800 стартерних акумуляторів AGM, показало, що 48% акумуляторів стали непридатними для використання через низьку ємність, тоді як лише 12% вийшли з ладу через низьку CCA. Вихід з ладу через поганий проворот є попереджувальним сигналом, зниження ємності залишається непоміченим. Оцінка ємності є цінною, оскільки кореляція між ємністю та CCA становить в середньому 55%.

Тестовий пул JCI на графіку 3 також показує 23% низького заряду. Це часто спричинено їздою по місту з увімкненим допоміжним обладнанням. Коротке замикання елемента також може бути причиною зниження напруги акумулятора після повного заряду. Це поширене явище у великих вантажівках через вібрацію.

Батарейки часто замінюють без видимої причини, і в цьому тесті JCI це становить 15%. Цю помилку можна виправити за допомогою кращих технологій тестування.

Графік 3: Часта причина виходу з ладу акумулятора
Джерело: Johnson Controls Power Solutions EMEA; AABC Europe 2017, Майнц, Німеччина

Секрет ємності акумулятора 💡

Ємність стартерного акумулятора може впасти нижче 30%, але двигун все одно запускатиметься. Поріг успішного/неуспішного тестування більшості тестерів акумуляторів Spectro™ встановлено на 40%. Це дає пільговий період для переходу до наступного обслуговування, однак, у разі невдалого тестування потрібна заміна, навіть якщо стартер все ще працює добре. Ємність визначає кінцевий термін служби.

Зарядні пристрої Victron Energy

Високоякісні зарядні пристрої для довговічної служби та надійності роботи

Зарядний пристрій Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

 Ідеально підходить для використання в майстернях, а також для заряджання акумуляторів автомобілів, мотоциклів, човнів та кемперів.

Купити

Зарядний пристрій Blue Smart IP65 Charger 12/15

Завдяки класу захисту IP65, пристрій стійкий до пилу та води, що робить його ідеальним для використання в суворих умовах.

Купити

Зарядний пристрій Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащений Bluetooth-інтерфейсом для простого налаштування й моніторингу через додаток VictronConnect. Висока ефективність та надійність роблять його ідеальним рішенням для комерційних, промислових та морських застосувань.

Купити

Подивитися більше

Час тестування становить 30 секунд, для великих акумуляторів він довший через розширений діапазон частот. Тестери акумуляторів Spectro™ можна налаштувати для більшості акумуляторів, включаючи літієві системи. Стартові акумулятори використовують загальну матрицю з класифікацією «пройшов/не пройшов»; для акумуляторів, специфічних для певної моделі, потрібна спеціально розроблена матриця. Точність призначеної матриці залежить від рівня цілісності матриці (MIL), який можна розробити для отримання числових показників. На рисунку 4 показано прогнозоване зниження ємності з порогом «пройшов/не пройшов» 40%.

Рисунок 4: ілюструє забезпечену робочу ємність з пільговим періодом та вимогою заміни акумулятора, коли ємність падає нижче 40%.

Вимірювання CCA недостатньо ❄️

Показник CCA стартерного акумулятора, як правило, залишається стабільним, тоді як ємність поступово зменшується. На рисунку 5 зображено 20 старіючих стартерних акумуляторів, які забезпечують прийнятні показники CCA, тоді як ємність у половині тестового пулу впала нижче робочого рівня.

Рисунок 5: Результати випробувань 20 старіючих стартерних акумуляторів. CCA, як правило, залишається стабільним до кінця, тоді як ємність передбачувано падає.

Німецький виробник автомобілів класу люкс досліджував ємність та зниження ємності акумуляторів AGM 175. На рисунку 6 показано тенденцію за допомогою стрілки, яка проходить через позначку «Кінець терміну служби ємності», встановлену на рівні 40%.

Поріг ємності 40% добре підходить для споживчих автомобілів; для акумуляторів вантажівок та автобусів може знадобитися резервна ємність 50% і вище, щоб витримувати навантаження готелю. Вимірювання ємності за допомогою EIS наближає нас до прогнозування залишкового терміну служби, що включає великі акумулятори ємністю до 300 Аг.

Рисунок 6: Зниження ємності акумуляторів AGM 175. Більшість акумуляторів виходять з ладу через низьку ємність. Мало хто виходить з ладу через недостатню ємність.
Тестові акумулятори були встановлені на багажнику AGM та працювали в помірному кліматі.
Метод випробування: Ємність та ємність були випробувані відповідно до стандартів DIN та IEC.

Патент США 7,072,871 Патент США 6,778,913

Підключення ☁️

Сучасні пристрої для тестування акумуляторів дозволяють зберігати результати тестів у хмарній базі даних для проведення аналітики. Spectro Modular, показаний на рисунку 7, відображає результати тестів на обчислювальному пристрої, який також підключається до хмари.

Передові системи тестування акумуляторів включають літієві акумулятори напругою до 48 В. Для них потрібні спеціальні матриці для забезпечення якості у виробництві та перевірки акумуляторів, що надходять у ланцюжок поставок. Точність тестування базується на індикаторі мільності (MIL), який можна постійно покращувати.

Рисунок 7: Підключення Spectro Modular

Висновок ✅

EIS відкриває неінвазивний спосіб тестування акумуляторів. Характеристика акумуляторів за допомогою EIS використовується вже десятиліттями для вивчення впливу старіння акумуляторів, але інтерпретація проводилася вручну. Багатомодельний EIS автоматизує оцінку стану (SoH). Вчені прогнозують, що діагностика акумуляторів тяжіє до EIS, технології, яка ще не повністю розкрила свій потенціал.

Cadex першим на ринку почав тестувати акумулятори з EIS під Spectro™. Неінвазивність та компактність цієї технології дозволять включити її в систему управління будівництвом (BMS) для оцінки ємності акумуляторів у реальних умовах експлуатації.