Аккумуляторы тесты: Тест аккумуляторов для бюджетных автомобилей — журнал За рулем

Содержание

Аккумуляторы — новинки, тесты, новости про автомобильные аккумуляторы | Vincast.ru

Автомобильный аккумулятор –  это накопительная электрическая батарея, которая является необходимым комплектующим любого транспортного средства. Главная задача, для решения которой предназначены аккумуляторы автомобильные – это запуск двигателя . Кроме того, аккумуляторы автомобильные являются эффективным энергетическим дополнением функции генератора, который в условиях городского цикла не всегда способен вырабатывать необходимое количество энергии.

Как автономные энергетические модули аккумуляторы автомобильные в случаях аварийного выхода из строя генератора берут на себя функции основного источника электрической энергии, обеспечивая проезд автомобиля до ближайшей станции техобслуживания.

В процессе работы двигателя аккумуляторы подзаряжаются производимой генератором электрической энергией.

Устройство аккумуляторов

Устройство автомобильного аккумулятора представляет собой композицию свинцовых пластин с разными потенциалами, опущенных в раствор электролита высокой проводимости. С учётом повышенного расхода электрической энергии в современных автомобилях устройство аккумуляторов , не меняя основного принципа работы, постоянно совершенствуется в деталях. Новые технологические решения позволяют облегчить вес аккумулятора, одновременно увеличивая его основные показатели и надёжность путем использования в качестве основного материала пластин углепластика с тонкой свинцовой плёнкой.

Аккумуляторные батареи вырабатывают полярный ток и поэтому клеммы имеют заводскую маркировку «+» и «-» соответственно. Отрицательный выход предполагает крепление непосредственно к  кузову автомобиля (к «массе»), положительный – к соответствующей магистрали электрической цепи.

Номинальное поляризованное напряжение на выходе с клемм составляет 12 Вольт, а входное напряжение зарядки при работающем двигателе и полной энергетической нагрузке должно не превышать 14,5 Вольт. Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда или способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени. Например, емкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.). Электрическая емкость батареи определяется либо при 20-часовом разряде, либо в режиме резервной емкости.

Резервная ёмкость аккумулятора, выражаемая в ампер-часах, является базовым показателем эффективности запуска двигателя. Ёмкость показывает количество времени, в течение которого аккумуляторы без подзарядки способны обеспечивать питание электрической сети с номинальным напряжением. Дополнительной технической характеристикой, которая отражает способность аккумулятора к обеспечению старта двигателя в пониженном температурном режиме, является ток холодной прокрутки. В современных аккумуляторах согласно ГОСТу величина тока холодной прокрутки колеблется  в промежутке 480-600 Ампер.

Большинство современных  моделей аккумуляторов являются неразборными и оснащены специальным сигнализатором, демонстрирующим уровень заряженности батареи. Гарантийный срок эксплуатации – 36 месяцев. При нормальном состоянии штатной электрической системы автомобиля такие аккумуляторы не требуют технического обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации.

Правила эксплуатации

Так как в электролите основным компонентом является серная кислота, аккумуляторы требуют осторожного обращения при переносе и надёжного крепления на штатное место.

Аккумуляторные клеммы могут окисляться в процессе эксплуатации, поэтому в случае появления характерного налёта, крепления проводов необходимо регулярно зачищать.  Для исключения этого явления необходимо перед началом эксплуатации обработать клеммы специальной смазкой и затем надёжно закрепить контакты проводов.

В случае активной эксплуатации особенно в сложных климатических условиях  стартовым батареям необходимо периодическое обслуживание – аккумуляторы  должны подзаряжаться от автономного устройства и дозаправляться дистиллированной водой.Уровень электролита должен быть выше уровня свинцовых пластин примерно на 10 мм.

Включённые при неработающем двигателе электроприводы создают серьёзную нагрузку на аккумуляторную батарею и являются причиной быстрой разрядки аккумулятора.


Таблица состояния заряженности аккумулятора  в зависимости от плотности электролита.

Заряд Плотность
100% 1,28 — норма
75% 1,24 — предельно допустимое значение зимой
50% 1,20 — предельно допустимое значение летом
20% 1,16 — не допустимое значение

В процессе обслуживания аккумулятора категорически запрещается доливать электролит  и хранить аккумуляторную батарею в разряженном состоянии. Для обеспечения нормальной работы батареи необходимо периодически  проверять плотность электролита. Нормальное значение плотности электролита колеблется в промежутке 1,22 – 1,28 в зависимости от времени года. Если плотность оказалась ниже верхней отметки, аккумуляторная батарея требует подзарядки, причём величина тока зарядного устройства не должно превышать 10% от параметра резервной ёмкости аккумулятора.

Обзоры, тесты | Тестирование Ni-MH аккумуляторы AA

автор: La-Crosse.ru

В данном обзоре мы сравним емкость и токоотдачу NiMh аккумуляторов популярных брендов  в условиях экстремальных нагрузок по следующим характеристикам:

  1. Сразу после покупки
  2. После первой зарядки методом восстановления
  3. Через неделю после зарядки
  4. Через семь недель после зарядки

В каждом случае мы будем оценивать общую емкость в мАч и среднее напряжение под нагрузкой в вольтах. После первого этапа мы сравним емкость в процентах от паспортной, через неделю и семь недель мы также рассмотрим остаточную емкость в процентах от первоначальной, и таким образом, оценим саморазряд.
Участвующие в тестировании аккумуляторы (с низким саморазрядом — LSD):

Все тесты проводились с помощью зарядной станции iCharger 208b.
Разрядка выполнялась током 1200mA, это практически максимальная нагрузка которую могут получить аккумуляторы в процессе эксплуатации (например в цифровых фотоаппаратах). Зарядка также проводилась током 1200mA. Первая зарядка проводилась в режиме восстановления, до тех пор, пока емкость не перестала расти, критерий оценки -dV.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ниже в таблице приведены все результаты для аккумуляторов.

Бренд Ansmann maxE PLUS  (LSD) ANSMANN Professional Duracell Duracell предзаряженные (LSD)
Energizer
GP GP ReCyko+ (LSD) Panasonic EVOLTA (LSD)
Номинал 2500 2850 2450 2000 2450 2700 2100 2080
Страна Китай Китай Япония Япония Япония Китай Китай Китай
1. Сразу после покупки
Емкость (мАч) 1323 786 456 1557 259 752 1247 1193
Процент от номинала 52,92 27,58 18,61 77,85 10,57 27,85 59,38 57,36
Напряжение(V) 1,07 1,04 1,09 1,09 1,06 1,08 1,08 1,05
2. После первой зарядки
Емкость (мАч) 1875 1534 2258 1875 2142 1546 1811 1647
Процент от номинала 75,00 53,82 92,16 93,75 87,43 57,26 86,24 79,18
Напряжение (V) 1,14 1,12 1,15 1,16 1,15 1,12 1,14 1,14
3. Через неделю после зарядки
Емкость (мАч) 1686 1375 1983 1746 1679 1285 1673 1415
Сохранение (%) 89,94 89,64 87,82 93,09 78,38 83,12 92,35 85,91
Напряжение (V) 1,11 1,08 1,12 1,11 1,11 1,09 1,12 1,1
4. Через семь недель после зарядки
Емкость (мАч) 1319 1096 1645 1374 1604 1173 1393 1275
Сохранение (%) 70,34 71,42 72,83 73,28 74,87 75,89 76,93 77,43
Напряжение (V) 1,09 1,06 1,10 1,09 1,09 1,07 1,10 1,08
Бренд Powerex Imedion (LSD) Samsung PLEOMAX Sanyo Sanyo Eneloop (LSD) Sanyo ENELOOP XX (LSD) Sony CycleEnergy (LSD) VARTA Ready2Use  (LSD) VARTA Professional
Номинал 2400 2500 2700 2000 2500 2000 2100 2700
Страна Тайвань Китай Япония Япония Япония Китай Китай Китай
1. Сразу после покупки
Емкость (мАч) 1948 454 987 1535 1912 1247 1363 1132
Процент от номинала 81,17 18,16 36,56 76,75 76,48 62,35 64,90 41,93
Напряжение(V) 1,09 1,06 1,05 1,1 1,1 1,08 1,08 1,05
2. После первой зарядки
Емкость (мАч) 2388 1642 2178 1902 2380 1343 1578 1622
Процент от номинала 99,50 65,68 80,67 95,10 95,20 67,15 75,14 60,07
Напряжение (V) 1,17 1,14 1,14 1,16 1,18 1,13 1,15 1,14
3. Через неделю после зарядки
Емкость (мАч) 2315 1299 1869 1824 2304 1155 1485 1405
Сохранение (%) 96,95 79,11 85,82 95,92 96,81 86,00 94,11 86,62
Напряжение (V) 1,15 1,08 1,1 1,14 1,15 1,1 1,14 1,08
4. Через семь недель после зарядки
Емкость (мАч) 2255 1312 1755 1771 2198 1126 1332 1107
Сохранение (%) 94,45 79,93 80,56 93,11 92,34 83,82 84,39 68,27
Напряжение (V) 1,13 1,06 1,08 1,12 1,13 1,08 1,12 1,06
Комментарии к таблице:
  1. Данные для новых аккумуляторов сразу после покупки приведены только ради интереса, поскольку произведены они все в разное время и условия хранения тоже отличаются.
    Совет: Чем выше температура хранения тем быстрее происходит саморазряд. Поэтому хранить аккумуляторы лучше при низкой температуре.
  2. Разряд проходил на скорости 1200 мА, это в 3 раза больше чем принятый производителями стандарт для измерения емкости. Поэтому, емкость по всем аккумуляторам оказалась меньше заявленной. Но нас интересовала способность аккумуляторов работать на экстремальных нагрузках, и полученная емкость вполне соответствует реальной при работе например в фотовспышках.
  3. Указанное в таблице напряжение среднее при нагрузке 1200мА, т.е. это не то напряжение которое вы увидете сразу после заряда или в любое другое время. Эта характеристика имеет большое значение в устройствах которые показывают низкий уровень заряда батареи при падении напряжения до 1.1 В. При падении напряжения до 1 В эти устройства покажут что батарея полностью разряжена. Отметим что у многих аккумуляторов во время тестирования были провалы напряжения ниже 1В.

АНАЛИЗ

Тестирование сразу после покупки показало что LSD аккумуляторы, в принципе, оправдывают свое название, но даже не смотря на сохраненную емкость они тоже требуют цикл восстановления, т.к. напряжение под нагрузкой оставляет желать лучшего.
В лидерах оказались следующие модели Powerex Imedion (LSD), Duracell предзаряженные (LSD), Sanyo Eneloop (LSD), Sanyo ENELOOP XX (LSD).

После первой зарядки. Далее мы провели несколько циклов заряд/разряд чтобы аккумуляторы вышли на рабочий режим после длительного хранения.  Лучшие результаты показали  Powerex Imedion (LSD), Duracell, Duracell предзаряженные (LSD), Energizer, Sanyo Eneloop (LSD), Sanyo ENELOOP XX (LSD) а также GP ReCyko+ (LSD). Опять в абсолютном большинстве оказались аккумуляторы с низким саморязрядом. Большие провалы по напряжению были замечены у ANSMANN Professional и GP.

Через неделю после зарядки у многих аккумуляторов значительно понизился уровень заряда. Energizer который был в лидерах по результатам предыдущего тестирования показал наибольший саморязряд. Лучше всего сохранили энергию Powerex Imedion (LSD), Duracell предзаряженные (LSD), Sanyo Eneloop (LSD), Sanyo ENELOOP XX (LSD), GP ReCyko+ (LSD), VARTA Ready2Use  (LSD). Все они сделаны по технологии LSD. По напряжению худшие результаты у Samsung PLEOMAX, ANSMANN Professional, VARTA Professional.

Через семь недель различия в показателях стали увеличиваться. Абсолютными лидерами стали Powerex Imedion произведенный в Тайване и Sanyo ENELOOP XX из Японии. Их емкость под нагрузкой 1200 мА составила 2255 мАч и 2198 мАч. Диапазон напряжении также расширился и составил 1.06-1.13 В. И снова в аутсайдерах по напряжению Samsung PLEOMAX, ANSMANN Professional, VARTA Professional.

По результатам тестов мы видим что мощность указанная на упаковке далеко не главный параметр по которому нужно выбирать аккумуляторы. В устройствах потребляющих небольшие токи, возможно, емкость  и достигнет номинального значения, но при высоких нагрузках картина меняется. Мы видим что аккумуляторы с низким саморазрядом показывают более высокие результаты чем сделанные по традиционной технологии. Кроме того, несмотря на заявления производителей что страна производства не имеет значения, японские батареи показывают лучшие характеристики чем сделанные в Китае.

Внешний вид Duracell, Energizer, Sanyo практически одинаков и все они сделаны в Японии. По нашим сведениям в Японии есть только один завод на котором производятся аккумуляторы и принадлежит он Sanyo. Таким образом, мы считаем что по сути это одна и та же продукция выпускаемая под разными брендами, хотя возможно что технология все же отличается.

К сожалению, по понятным причинам, у нас нет возможности проверить какое количество циклов могут работать тестируемые аккумуляторы. Мы можем лишь сказать что Eneloop 2007 года выпуска до сих пор делают 300 и более снимков в фотоаппарате Nikon, с интервалом зарядки раз в 3 месяца. Наши постоянные покупатели подтверждают что это не исключение, они действительно служат гораздо дольше обычных аккумуляторов.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Выбор аккумуляторов зависит от того, где вы будете их использовать. Если планируется использование в устройствах потребляющих небольшие токи, сразу после зарядки, то, возможно, выгоднее купить самые дешевые и с максимальной емкостью. На нашу таблицу ориентироваться в этом случае не нужно, т.к. в ней результаты тестов разряда высокими токами.

Если вам важна высокая абсолютная емкость в условиях экстремальных нагрузок сразу после зарядки, обратите внимание на показатели после первой зарядки.

Если вы будете использовать аккумуляторы время от времени в устройствах с низким потреблением энергии (например в пультах ДУ), или в течении длительного времени (например в часах), выберите те аккумуляторы, которые больше всего сохраняют заряд из раздела через семь недель после зарядки.

В том случае если вы не знаете где будете использоваться аккумуляторы, или если вам важна максимальная токоотдача и емкость вне зависимости от срока хранения, выбирайте лидеров нашего тестирования. Это Powerex Imedion (LSD) и Sanyo ENELOOP XX (LSD).

Будущее: Наука и техника: Lenta.ru

Международный коллектив ученых создал первую комбинированную батарею для электрокаров, отличающуюся высокой производительностью. Изобретение было описано в журнале Science.

Над исследованием работали ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего и специалисты LG. Им удалось создать высокопроизводительную твердотельную батарею с анодом из чистого кремния. В научной работе говорится, что в ходе эксперимента удалось объединить две технологии по производству батарей для электромобилей в одну.

В батарее будущего используется как твердотельный электролит, так и кремниевый анод, что делает ее полностью кремниевой и твердотельной. Первые тесты показали, что автомобильный аккумулятор безопасен, долговечен и энергоемок. По словам специалистов, разработку можно применять как в электромобилях, так и в отдельно стоящих электросистемах.

В научной статье говорится, что кремниевые аноды известны своей плотностью энергии, которая в десять раз больше, чем у графитовых анодов. Однако они расширяются и сжимаются при зарядке и разряде батареи. Проблема твердотельных аккумуляторов заключается в том, что при их эксплуатации в холодное время необходимо тратить дополнительную энергию на повышение температуры. Кремниевый анод, как сообщается, позволяет преодолеть эти ограничения. Новая батарея обеспечивает более высокую скорость заряда при комнатной или низкой температуре, сохраняя при этом высокую плотность энергии.

Ученые выяснили, что в лабораторных условиях аккумулятор сохранил около 80 процентов своей емкости после 500 циклов зарядки. «Благодаря последним открытиям LG намного ближе к реализации технологии полностью твердотельных аккумуляторов, которая значительно разнообразит нашу линейку аккумуляторов», — заметил руководитель LG Energy Solution Мен Хван Ким.

В середине сентября израильская компания StoreDot представила прототип автомобильного аккумулятора, заряжающегося за десять минут. Увеличение скорости заряда достигается за счет замены графита в аноде элемента на наночастицы металлоидов, таких как кремний.

3 теста Li-Ion на безопасность: типовые виды тестирования

Типовые тесты* Li-Ion-аккумуляторов (съёмных и встроенных) оберегают нас от пожара. Они обязательны для соответствия стандартам безопасности.


* — поскольку в разных странах и производствах действуют уникальные требования, то и тесты могут проводиться дополнительные с особыми алгоритмами. Самый известный пример — компания Samsung, которая сознательно проводит массу дополнительных испытаний после инцидентов с Galaxy Note 7.


Коротко про все тесты литий-ионных аккумуляторов

Цель тестирования — аккумулятор и элементы аккумуляторной батареи литий-ионного (литий-полимерного) должен иметь исправные и верно рассчитанные механизмы защиты от:


  • • теплового разгона,
  • • пожара,
  • • взрыва,
  • • разрыва,
  • • газового вздутия.

Все указанные события опасны для оборудования и непосредственно самих пользователей. Предотвратить их можно с помощью инженерных решений (каких), исправность которых проверяется тестированием.



I. Испытания на короткое замыкание и принудительный разряд

Эти испытания проводятся при комнатной температуре (+24°C) и затем при повышенных температурах (> +50°С).


Как выполняется тест

Путём разряда аккумулятора под нагрузкой с низким сопротивлением. Затем допускается экстремальное событие с активацией защиты. выхода из строя в результате пожара или взрыва, что является провалом теста).

Тест успешен, если:

  • • защита срабатывает;
  • • аккумулятор возвращается к безопасной температуре.

Тест провален, если:

  • • защита не сработала, сработала поздно, либо слишком рано;
  • • аккумулятор вышел из строя;
  • • произошёл пожар или взрыв.


II. Тест ненормальной зарядки, тест перезаряда, тест быстрой зарядки

Задача этих тестов — подвергнуть литий-ионную аккумуляторную батарею экстремальным токам.


Как выполняется тест

Подают зарядный ток в несколько раз выше, чем номинальный. Выполняют зарядку с аномально высокой скоростью. Значения повышаются до тех пор, пока не сработает устройство защиты от перегрузке по току.

Тест успешен, если:

  • • устройство защиты от перегрузки по току активируется на просчитанных пограничных значениях тока.

Тест провален, если:

  • • порог срабатывания слишком низкий.


III. Испытания на нагревание и циклическое изменение температуры

Другими словами, тест на температурную устойчивость аккумулятора при её возрастании.


Как выполняется тест

Проводится путём увеличения с циклическим нагревом аккумуляторной ячейки или батарейного блока до высокой температуры (от +50°C и выше) с проверкой, насколько безопасна химическая реакция внутри.

Тест успешен, если:

  • • аккумулятор остаётся работоспособным.

Тест провален, если:

  • • пожар, взрыв, вздутие.


***

Подавляющее большинство обычных литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей имеют несколько уровней защиты для соответствия стандартам безопасности и защиты пользователя, оборудования от опасных инцидентов.


Про безопасность

Напишите в комментарии, случались ли с вами лично неприятности из-за неисправного аккумулятора литий-ионного типа? Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.



Станции тестирования и циклирования аккумуляторных батарей

Быстрые, надежные и удобные системы от известного французского производителя уже в СНГ

 

Мощное и гибкое оборудование для зарядки аккумулятора с возможностью EIS

Система циклирования аккумуляторов BCS-805 является наименьшей единицей в нашей линейке оборудования тестирования аккумуляторов с максимальным током ± 150 мА на канал.

Мощное и гибкое оборудование для зарядки аккумуляторов с возможностью EIS

При максимальном токе ± 1,5 ампер на канал, BCS-810 является средним устройством в новой линейке передовых станций циклирования батарей.

Мощное и гибкое оборудование для зарядки аккумулятора с возможностью EIS

BCS-815 — самый большой модуль, доступный в линейке инструментов BSC-8xx.

Мощное и гибкое оборудование для зарядки аккумулятора

Серия BCS-8xx представляет собой модульную систему циклирования батарей, обеспечивающую превосходную производительность и технические характеристики. Каждая система может быть оснащена различным модулем для соответствия вашим текущим потребностям.

Инструменты тестирования аккумуляторных батарей R & D

Серия MPG-2xx представляет собой модульные измерительные приборы для измерения заряда батареи, доступные с 5 различными диапазонами тока, которые подойдут для любой одиночной ячейке.

Тестирование аккумуляторных батарей исследовательского класса с возможностью использования EIS

MPG-2 — это многоканальная исследовательская станция циклирования батарей, предназначенная для исследования интеркалированных соединений, батарей и суперконденсаторов.

5 A для тестирования батарей с возможностью использования EIS

На испытательной станции батарей MPG-205 имеется 8 независимых каналов, каждый из которых имеет 5 А  в фиксированной конфигурации.

Высокотоковый потенциостат, предназначенный для применения  с литиевыми батареей

HCP-1005 представляет собой компактный мощный потенциостат / гальваностат / FRA, специально предназначенный для изучения вторичных батарей большой емкости.

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи происходит медленная сульфатация, замедляются химические реакции, уменьшается проводимость и емкость. Все это ведет к частичной, а затем и полной потере работоспособности батареи.

Станции тестирования батарей предназначены для измерения и мониторинга следующих характеристик: напряжения, внутреннего сопротивления и емкости аккумуляторных батарей.

Тестирование позволяет проверить, насколько изношена аккумуляторная батарея и могла ли появиться неисправность из-за низкого напряжения. 

Компания «ИлПа Тех» предлагает оборудование французского производителя Bio-Logic SAS по наиболее выгодным ценам. В нашем каталоге представлены устройства, которые подходят для тестирования в том числе и литиевых аккумуляторов. Именно у нас вы найдете приборы для тестирования аккумуляторных батарей со следующим диапазоном характеристик:

  • Каналы – от 1 до 128;
  • Максимальный ток – от -40 до 120 А;
  • Диапазон напряжения – от -10 до 10 В;
  • EIS – от 10кГц до 10МГц;
  • Разрешение тока – 18 бит;
  • Диапазоны тока – 7;
  • Разрешение по времени – от 200мкс до 2 мс.

Поделиться в соцсетях:

Статьи :: Обзоры и тесты :: Литий-ионное будущее — Аккумуляторы нового поколения


Li-ion батареи вдвое превосходят NiMH аналоги по емкости и почти в три раза – по удельной мощности. Плотность энергии Li-ion втрое выше, чем у NiMH. Li-ion выдерживает очень высокие токи разряда, которые NiMH батареи не способны держать даже теоретически. Также NiMH малопригодны для мощных переносных инструментов, для которых характерны высокие импульсные нагрузки, долго заряжаются и «живут» обычно не более 500 циклов. Хранение NiMH – еще одна серьезная проблема. Эти аккумуляторы страдают от очень высокого саморазряда – до 20% в месяц, а у Li-ion этот показатель равен всего 2–5%. NiMH аккумуляторы подвержены так называемому эффекту памяти, свойственному также NiCd батареям.

Но и у Li-ion батарей есть свои недостатки. Они очень дороги, требуют сложной многоуровневой электронной системы управления из-за склонности к необратимой деградации при слишком глубоком разряде или самовозгоранию при высоких нагрузках. Этим они обязаны основному электродному материалу – кобальтату лития (LiCoO2). Ученые уже несколько лет бьются над поисками замены для кобальта. В качестве кандидатов на должность главного электродного материала будущего выступают различные соединения лития – манганаты, титанаты, станнаты, силикаты и другие. Но безусловным фаворитом на сегодняшний день считается феррофосфат лития LiFePO4, полученный впервые еще в 1996 году профессором Джоном Гуденафом из Техасского университета. Долгое время эта тема пылилась на полке, так как LiFePO4 ничем выдающимся, кроме дешевизны, не отличался и его потенциал оставался неизученным. Все изменилось в 2003 году с появлением компании A123 Systems.

Неожиданное открытие

A123 Systems – необычная компания. В разговорах ее сотрудники, от рядового инженера до президента, частенько повторяют одну фразу, которую не часто услышишь в наши дни: «Мы находимся только в начале дороги. Пройдя по ней до конца, мы перевернем мир!» История A123 Systems началась в конце 2000 года в лаборатории профессора Йет Мин Чанга из Массачусетсского технологического института (MIT). Чанг, долгое время работавший над Li-ion технологиями, почти случайно обнаружил потрясающий феномен. При определенном воздействии на коллоидный раствор электродных материалов структура батареи начинала самовоспроизводиться! Силы притяжения и отталкивания зависели от множества факторов – размеров, формы и количества самих частиц, свойств электролита, электромагнитного поля и температуры. Чанг провел детальные исследования физико-химических свойств электродных наноматериалов и определил базовые параметры запуска процесса спонтанной самоорганизации. Полученные батареи обладали удельной емкостью, на треть превышающей емкость обычных батарей на основе кобальтата лития, и выдерживали сотни циклов заряда-разряда. Микроструктура электродов, созданная естественным путем, позволяла на порядок увеличить общую площадь активной поверхности и ускорить ионообмен, что в свою очередь повышало емкость и производительность батареи.

Самоорганизация по методу Чанга выглядит следующим образом: смесь наночастиц оксида кобальта и графита помещается в корпус будущей батареи, добавляется электролит и создаются необходимые внешние условия – температура, электромагнитное поле и давление. Частицы оксида кобальта притягиваются друг к другу, но отталкивают частицы графита. Процесс длится до тех пор, пока силы притяжения и отталкивания не достигнут равновесия. В результате образуется пара анод–катод, полностью разделенная интерфазой – электролитом. За счет одинакового размера наночастиц Чангу в лабораторных условиях удалось создать образцы батарей с заданными параметрами емкости и производительности. Дальнейшее изучение этого феномена и разработка технологии производства на его основе сулили фантастические перспективы. По расчетам Чанга, емкость аккумуляторов можно было бы удвоить в сравнении с существующими аналогами, а себестоимость – снизить наполовину. Метод самоорганизации позволял создавать батареи любой формы размером меньше спичечной головки, в том числе непосредственно внутри самих потребителей тока.

Шаг в большой бизнес

В то время инженер-электрохимик Барт Райли работал в компании American Semiconductor, выпускавшей широкую номенклатуру полупроводников. С Чангом его связывали давнее знакомство и общие научные интересы. Когда Чанг рассказал Райли о своей неожиданной находке, идея создания бизнеса на основе феномена самоорганизации родилась практически сразу. Но ни тот, ни другой не имели понятия, как создаются компании. Третьим основателем А123 Systems стал Рик Фулап, предприниматель, умеющий превращать хорошие идеи в большие деньги. К своим 26 годам Фулап успел создать с нуля и запустить на просторы большого бизнеса уже пять компаний. Однажды в научном журнале MIT Фулап наткнулся на статью профессора Чанга, посвященную литий-ионным технологиям. Не поняв ничего из прочитанного, Рик набрал телефонный номер профессора. В ответ на предложение заняться бизнесом по производству углеродных нановолокон Чанг ответил, что у него есть идея получше, и Фулап не смог уснуть до утра.

Первым делом компаньоны сумели получить лицензию от MIT на промышленное использование методики самоорганизации батарей и выкупить права на полученный в лаборатории Чанга катодный материал – литийфосфат железа. Он не имел никакого отношения к феномену самоорганизации, но Фулап решил, что права на LiFePO4 не помешают. Не пропадать же добру! К тому же Чанг получил специальный грант для продолжения исследований по LiFePO4. В сентябре 2001 года Рик Фулап уже мотался по венчурным фондам в поисках подъемных средств. Ему удалось создать конкуренцию среди инвесторов, подогревая ее все новыми и новыми сообщениями в прессе о фантастических рыночных перспективах Li-ion батарей.

Уже в декабре 2001 года на счета компании поступили первые $8 млн. Через четыре месяца после начала работы над проектом, в апреле 2002 года, в дело вошли лидеры рынка мобильной электроники Motorola и Qualcomm, увидевшие в новой технологии громадный потенциал. Барт Райли с улыбкой вспоминает, как на какой-то конференции Фулап подскочил к Полу Джекобсу, вице-президенту Qualcomm. В течение минуты, чуть ли не держа Джекобса за лацкан пиджака, Рик сумел доходчиво объяснить тому преимущества технологии A123 перед конкурентами, а еще через несколько секунд поставил вопрос ребром – инвестируйте сегодня, завтра будет поздно! И через пару дней Джекобс принял верное решение. Вскоре в числе инвесторов A123 оказались: знаменитая компания Sequoia Capital, на деньги которой в свое время были созданы Google и Yahoo, General Electric, Procter & Gamble и многие другие крупные компании.

Запасной парашют

К началу 2003 года работа зашла в тупик. Оказалось, что многообещающая технология работает только отчасти – процесс самоорганизации оказался неустойчивым. Возникли серьезные сложности с технологией получения однородных по размеру и свойствам частиц электродных наноматериалов. Как следствие, рабочие характеристики продукта «плавали» в диапазоне от выдающихся до никуда не годных. Срок службы полученных батарей значительно уступал имеющимся аналогам из-за слабости кристаллической решетки электродов. Она попросту разрушалась за несколько циклов разряда. Чанг понял, что до создания промышленной технологии идеальных аккумуляторов еще очень далеко. Проект затрещал по швам…

К тому времени работа над феррофосфатом лития дала неожиданные результаты. Поначалу электрические свойства фосфата железа выглядели весьма скромно. Преимуществами LiFePO4 над LiCoO2 были его нетоксичность, дешевизна и меньшая чувствительность к нагреву. В остальном же феррофосфат значительно уступал кобальтату – на 20% по энергоемкости, на 30% по производительности и по количеству рабочих циклов. А значит, батарея с катодом из первичного LiFePO4 не годилась для мобильной электроники, где емкость имеет первостепенное значение. Феррофосфат требовал глубокой модификации. Чанг начал экспериментировать с добавлением ниобия и других металлов в структуру электрода и уменьшением размеров отдельных частиц LiFePO4 до ста нанометров. И материал буквально преобразился! Благодаря возросшей в тысячи раз площади активной поверхности и улучшению электропроводности за счет введенных золота и меди батареи с катодом из наноструктурированного LiFePO4 превосходили обычные кобальтовые по токам разряда в десять раз. Кристаллическая структура электродов со временем практически не изнашивалась. Добавки металлов усиливали ее, как арматура усиливает бетон, поэтому количество рабочих циклов батареи возросло более чем в десять раз – до 7000! Фактически такая батарея способна пережить несколько поколений приборов, которые она питает. Кроме того, ничего нового в технологии производства создавать под LiFePO4 не пришлось. Это означало, что продукт, который сделали Райли, Чанг и Фулап, готов к немедленному массовому производству.

«Если у вас небольшая компания и ограниченное финансирование, обычно вы фокусируетесь на чем-нибудь одном, – говорит Райли. – Но оказалось, что у нас в кармане целых две идеи! Инвесторы требовали продолжать работу над первоначальной темой проекта, а нанофосфат оставить до лучших времен. Но мы поступили по-своему. На новое направление мы бросили небольшую команду инженеров. Перед ними была поставлена конкретная цель – разработка технологии промышленного производства катодного наноматериала». Как оказалось впоследствии, это упрямое решение спасло весь проект от краха. После первых очевидных успехов по нанофосфату дальнейшие работы по самоорганизации были отложены в долгий ящик, но не забыты. Ведь история когда-нибудь может повториться с точностью до наоборот.

Индустриальный гигант

Буквально через месяц после этого A123 заключила судьбоносный контракт со знаменитой компанией Black & Decker. Оказалось, что Black & Decker уже несколько лет вела разработку нового поколения строительного электроинструмента – мобильных и мощных переносных устройств. Но внедрение новинки задерживалось из-за отсутствия подходящего источника тока. NiMH и NiCd батареи не подходили компании по весу, размеру и рабочим характеристикам. Обычные Li-ion аккумуляторы были достаточно емкими, но не обеспечивали высокий ток нагрузки и при быстром разряде так нагревались, что могли загореться. Кроме того, время, нужное для их заряда, было слишком велико, а переносной инструмент должен быть всегда наготове. Аккумуляторы А123 идеально подходили для этих целей. Они были очень компактны, мощны и абсолютно безопасны. Время заряда до 80% емкости составляло всего 12 минут, а при пиковых нагрузках LiFePO4 батареи развивали мощность, превышающую мощность сетевых инструментов! Одним словом, Black & Decker нашел именно то, что искал.

К тому времени у А123 был только опытный образец батареи размером с десятицентовую монету, а Black & Decker нуждался в миллионах реальных аккумуляторов. Фулап и Райли провели гигантскую работу по созданию собственных производственных мощностей и уже через год после подписания контракта начали серийный выпуск товарной продукции в Китае. Энергия и напор Фулапа в сделке с Black & Decker позволили A123 в кратчайшие сроки войти в большую индустриальную обойму. За неполные шесть лет компания из Массачусетса выросла из чистой идеи до крупного научно-производственного комплекса с шестью заводами и штатом из 900 сотрудников. Сегодня A123 Systems является обладателем 120 патентов и патентных заявок в области электрохимии, а ее исследовательский центр по литий-ионным технологиям считается самым лучшим в Северной Америке.

Но компания не останавливается на достигнутом. За последние полтора года были радикально улучшены свойства исходного нанофосфата и разработаны новые виды электролитов. Созданы более совершенные и надежные электронные системы управления зарядом. Разработаны несколько видов дизайна пакетов батарей для применения в различных областях техники. Но главный шаг вперед – это, конечно же, разработка аккумулятора для будущего гибридного автомобиля Chevrolet Volt.

Владимир Санников
Июль 2008
Оригинал статьи: http://www.popmech.ru/part/?articleid=3912&rubricid=5

Грандиозное тестирование аккумуляторов AA/AAA: ammo1 — LiveJournal

После моего грандиозного тестирования батареек многие просили провести такие же основательные тесты NiMh-аккумуляторов. За четыре месяца я протестировал 198 аккумуляторов (44 модели AA и 35 моделей AAA).


Аккумуляторы заряжались с помощью зарядных устройств La Crosse BC-700 и JAPCELL BC-4001. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh заряжались током 700-800 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости током 500-600 mA.

Для определения ёмкости аккумуляторы разряжались с помощью анализатора Олега Артамонова. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh разряжались токами 500 mA и 2500 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости — токами 200 mA и 1000 mA.

В основном тестировалось по два экземпляра аккумуляторов каждой модели. Для сравнения я использовал результаты худшего аккумулятора из пары, если же тестировалось четыре аккумулятора, для сравнения я брал предпоследний по ёмкости.

Начнём с самого простого — ёмкости аккумуляторов на средних токах 500/200 mA. Конечно, правильней учитывать ёмкость в ватт-часах, но на всех аккумуляторах указана ёмкость в миллиампер-часах, поэтому я буду использовать их, а все результаты в ватт-часах можно посмотреть в итоговой таблице.

Как видно из результатов тестирования, максимальная ёмкость аккумуляторов АА составляет 2550 mAh. Все аккумуляторы с красивыми числами 2600, 2700, 2800 и 2850 mAh лишь плод деятельности маркетологов. Их реальная ёмкость иногда даже меньше, чем у аккумуляторов тех же производителей с более скромными числами. На некоторых аккумуляторах с указанными большими значениями ёмкости мелким шрифтом указана минимальная ёмкость (например у Ansmann 2700, Panasonic 2700, Maha Powerex 2700 указаны значения минимальной ёмкости 2500 mAh и их реальная ёмкость близка к этому значению).
А вот у AAA всё по-честному. Максимальная указанная ёмкость 1100 mAh и фактическая ёмкость близка к этому значению.

Аккумуляторы Duracell 1300 после первого цикла заряд-разряд показали очень низкие результаты, но после нескольких циклов заряд-разряд показали те результаты, которые я учитываю.
Один из четырёх аккумуляторов Turnigy 2400 LSD имел ёмкость, на 30% меньшую, чем остальные. Предполагаю, что это брак. Его результат не учитывается.
Два аккумулятора Camelion 2800 имели ёмкость 2270 mAh и 2610 mAh (разница 13%). Хоть лучший из пары и оказался самым ёмким из всех аккумуляторов АА, я вынужден использовать данные худшего экземпляра, ведь никто не знает, какие экземпляры могут ещё попасться при покупке.
Китайские аккумуляторы BTY AA 3000 и BTY AAA 1350 имеют настолько низкую ёмкость, что место им только в помойке и в дальнейших тестах я их упоминать не буду.

В отличие от батареек, аккумуляторы нельзя относить к категории хороший/плохой просто по ёмкости, ведь в продаже есть аккумуляторы разных номинальных ёмкостей. Давайте посмотрим, насколько ёмкость протестированных аккумуляторов соответствует заявленной. Если на аккумуляторе указана не только номинальная, но и минимальная ёмкость, я буду исходить из неё. Для сравнения используются данные, полученные при разряде средним током 500/200 mA.

О качестве аккумуляторов можно судить по тому, как отличаются между собой экземпляры.

У большинства аккумуляторов экземпляры отличаются не более, чем на 5%.

В отличие от батареек, аккумуляторы почти не теряют ёмкость при больших токах разряда. Я сравнил ёмкость при токах разряда 2500 mA и 500 ma для аккумуляторов AA, имеющих ёмкость от 1500 mAh и 1000/200 mA для аккумуляторов AAA и аккумуляторов АА, имеющих ёмкость менее 1500 mAh.

Некоторые аккумуляторы на больших токах способны отдавать даже большее количество энергии, чем на малых (у таких аккумуляторов разница между ёмкостью на большом и малом токе больше 100%).

Половина из всех протестированных аккумуляторов изготовлена по технологии LSD (Low Self-Discharge — низкий саморазряд). Эти аккумуляторы продаются уже заряженными. Я измерил их ёмкость сразу после распаковки без предварительной зарядки.

В среднем LSD-аккумуляторы оказались заряжены на 70%. Конечно уровень их заряда зависел не только от качества аккумуляторов, но и от времени и условий их хранения, а дата изготовления есть лишь на некоторых аккумуляторах.

Я протестировал все аккумуляторы через неделю и месяц после зарядки. Результаты через неделю можно посмотреть в общей таблице, а вот результаты через месяц.

Удивительно, но одними из лучших по сохранению заряда в течение месяца оказались не-LSD аккумуляторы Navigator 2100 AA и GP 1000 AAA. Большинство аккумуляторов (как LSD, так и не-LSD) через месяц сохраняют 90% заряда.

Приведу цены на аккумуляторы на 1.11.2015. Опт — оптовая цена в «Источник Бэттэрис», РРЦ — рекомендованная розничная цена, Маг — минимальные цены в магазинах и интернет-магазинах (в основном это остатки, закупленные при более низком курсе валют), $ и € — цены в долларах и евро в зарубежных интернет-магазинах, руб — цены в пересчёте по текущему курсу ($1=64 руб, 1€=70.5 руб). В магазинах hobbyking.com и ru.nkon.nl доставка платная, стоимость самой дешёвой доставки при покупке 12 аккумуляторов включена в цену в таблице.

Рекомендованные розничные цены в России и цены в зарубежных интернет-магазинах часто отличаются более, чем в два раза, поэтому я сделаю два сравнения по ценам.

Первое сравнение — по стоимости 1000 mAh на основе РРЦ и цен в интернет-магазинах, если аккумуляторы не продаются в обычных магазинах.

Лидируют аккумуляторы IKEA, вслед за ними идут аккумуляторы из зарубежных интернет-магазинов PKCELL и Turnigy. Самыми дорогими на основе рекомендованных цен оказались Panasonic Eneloop.

Многие покупают аккумуляторы в зарубежных интернет-магазинах, поэтому второе сравнение я сделал по ценам зарубежных интернет магазинов и минимальным ценам, которые удалось найти в российских магазинах.

IKEA и тут опережает всех, Panasonic Eneloop оказываются совсем не такими дорогими, если их покупать через интернет, а Fujitsu, производящиеся на том же заводе по той же технологии, ещё дешевле.

Для большинства аккумуляторов производители указывают 1000 циклов заряд-разряд, некоторые производители вообще не указывают число циклов (Camelion, Turnigy, GP, Varta). Некоторые аккумуляторы имеют только 500 гарантированных циклов (IKEA LADDA 2000 LSD, Energizer PreCharged 2400, Panasonic Eneloop Pro 2450 LSD, Fujitsu 2550 LSD, IKEA LADDA 750 LSD, Energizer PreCharged 800, Panasonic 750 LSD, Fujitsu 900 LSD, Panasonic Eneloop Pro 900 LSD).
Для AA Panasonic Eneloop 1900 LSD, AAA Panasonic Eneloop 750 LSD, AA Fujitsu 1900 LSD, AAA Fujitsu 800 LSD производители гарантирует 2100 циклов.
Максимальное количество циклов — 3000 гарантируется для аккумуляторов низкой ёмкости AA Panasonic Eneloop Lite 950 LSD и AAA Panasonic Eneloop Lite 550 LSD.

Выводы:

1. Максимальная достижимая ёмкость для NiMh аккумуляторов AA — 2550 mAh, для AAA — 1060 mAh. Все аккумуляторы, на которых написано 2600, 2700, 2800 mAh и более в реальности имеют меньшую ёмкость.
2. Все аккумуляторы AA известных производителей от 950 mAh до 2450 mAh имеют реальную ёмкость не менее 97% от указанной, все аккумуляторы AAА известных производителей от 550 mAh до 1100 mAh имеют реальную ёмкость не менее 94% от указанной.
3. NiMh аккумуляторы в отличие от батареек почти не снижают количество отдаваемой энергии при больших токах разряда.
4. За месяц хранения как обычные, так и LSD аккумуляторы теряют 4-20% заряда.
5. Новые LSD аккумуляторы обычно оказываются заряжены на 70%.

Всю информацию о протестированных аккумуляторах можно посмотреть в файле excel: http://nadezhin.ru/lj/ljfiles/accu_ammo1.xls. Там есть данные по тестированию всех экземпляров аккумуляторов, ёмкость в ватт-часах, вес и начальное напряжение, штрихкоды, оптовые и розничные цены в рублях, цены в долларах и евро, страны происхождения, результаты всех тестирований, включая ёмкость после недели и месяца хранения.

Фотографии упаковок всех аккумуляторов можно скачать одним архивом: http://nadezhin.ru/lj/ljfiles/accu.rar

Аккумуляторы для тестирования предоставлены производителями и магазинами:

Ansmann, Duracell, Energizer, Varta, Robiton, GP, Panasonic — оптовой компанией Источник Бэттэрис http://www.istochnik.ru
Camelion, Duracell, Energizer — оптовой компанией Энергосистемы и Технологии http://e-s-t.ru
Ikea — компанией Ikea http://www.ikea.ru
Navigator, Panasonic, Varta — компанией Battery Team http://batteryteam.ru
Космос — группой компаний «Космоc» http://kosmos.ru
Fujitsu — российским представительством компании Fujitsu http://fujitsu-battery.ru
Maha Powerex, IMEDION, Fujitsu, Panasonic Eneloop — интернет-магазином http://ru.nkon.nl
Turnigy — интернет-магазином HobbyKing http://www.hobbyking.com

Я потратил четыре месяца на тестирование и три дня на написание этой статьи. Надеюсь, вам это пригодится.

© 2015, Алексей Надёжин

upd.: Мои новые статьи о тестировании аккумуляторов:
Аккумуляторы AA/AAA через 7 месяцев хранения http://ammo1.livejournal.com/693980.html
Новые аккумуляторы и зарядные устройства IKEA http://ammo1.livejournal.com/750054.html

p.s. Я разместил эту статью на многих ресурсах, чтобы результаты моего труда пригодились максимальному количеству людей:

http://accutest.ru
http://geektimes.ru/company/lamptest/blog/265200
http://forum.fonarevka.ru/showthread.php?t=29704
http://fishki.net/1722775-grandioznoe-testirovanie-akkumuljatorov-aa-aaa.html
http://www.yaplakal.com/forum2/topic1239881.html
http://pikabu.ru/story/_3756357
http://nnm.me/blogs/ammo/grandioznoe-testirovanie-akkumulyatorov-aa-aaa


Как проверить вашу автомобильную батарею | Тестирование и обслуживание аккумуляторов

Важно регулярно проверять аккумулятор и электрическую систему, а не только тогда, когда они начинают проявлять признаки разряда. Проактивное тестирование (или проверка того, что ваш механик делает это) два раза в год, поможет снизить ваши шансы на сбой. Большинство розничных продавцов предлагают простой бесплатный пятиминутный тест батареи. Воспользуйтесь услугами нашей службы поиска розничного продавца в ближайшем к вам месте, чтобы бесплатно протестировать аккумулятор.

Сколько вольт должно быть у автомобильного аккумулятора при полной зарядке?

Полностью заряженный автомобильный аккумулятор должен быть 12.6 вольт или выше. Когда двигатель работает, это измерение должно составлять от 13,7 до 14,7 вольт. Если у вас нет мультиметра, чтобы определить напряжение аккумулятора, вы можете проверить свою электрическую систему, запустив автомобиль и включив фары. Если они тусклые, это указывает на то, что световые индикаторы отключены от аккумулятора и что генератор переменного тока производит небольшой заряд или совсем не заряжает его. Если индикаторы становятся ярче при увеличении оборотов двигателя, это означает, что генератор вырабатывает некоторый ток, но может не производить достаточного количества тока на холостом ходу, чтобы поддерживать аккумулятор должным образом заряженным.Если индикаторы имеют нормальную яркость и не меняют интенсивность при увеличении оборотов двигателя, ваша система зарядки, вероятно, работает нормально. Если у вас возникли проблемы с аккумуляторной системой и проверка фар прошла успешно, вам следует проверить, держит ли аккумулятор заряд или что-то в автомобиле его разряжает.

Как выполнить нагрузочный тест?

Для прохождения теста под нагрузкой аккумулятор должен поддерживать 9,6 В в течение 15 секунд при тестировании при половине номинального значения CCA и температуре 70 ° F (или выше).Этот тест должен проводиться с истинной нагрузкой (углеродным ворсом), а не с одним из портативных тестеров, которые работают по алгоритму проводимости. Тест должен проводиться при высоком уровне заряда аккумулятора. Обязательно прочтите и соблюдайте все инструкции по безопасности и обращению с аккумулятором, на этом веб-сайте и с тестером аккумулятора. Если вы хотите протестировать аккумулятор, воспользуйтесь функцией «Поиск продавца» в ближайшем к вам месте.

Тестирование аккумуляторов, методы и процедуры испытаний

Testing предназначен для того, чтобы сообщить нам то, что мы хотим знать об отдельных элементах и ​​батареях.

Вот некоторые типичные вопросы:

  • Полностью ли заряжен?
  • Сколько заряда осталось в аккумуляторе?
  • Соответствует ли он спецификации производителя?
  • Произошло ли ухудшение характеристик с момента его выпуска?
  • Как долго это продлится?
  • Все ли предохранительные устройства работают?
  • Создает помехи или электрические помехи?
  • На него влияют помехи или электрические помехи?

Ответы не всегда однозначны.

Косвенные измерения

Хотя все параметры ячейки, которые инженер-проектировщик может пожелать измерить, можно количественно измерить прямым измерением, это не всегда удобно или возможно. Например, количество оставшегося заряда в батарее, состояние заряда (SOC) может быть определено путем полной разрядки батареи и измерения выходной энергии. Это требует времени, тратит энергию, каждый цикл тестирования сокращает срок службы батареи, и это может оказаться непрактичным, если батарея уже используется.Для первичной ячейки это тоже было бы бессмысленно. Для получения более подробной информации о том, как это делается, см. Страницу Состояние заряда.

Точно так же можно определить оставшийся срок службы вторичной клетки, непрерывно меняя ее цикл до тех пор, пока она не выйдет из строя, но нет смысла знать ожидаемую продолжительность жизни клетки, если вам придется ее уничтожить, чтобы узнать. Это называется состоянием здоровья (SOH) батареи.

Что необходимо, так это простые тесты или измерения, которые можно использовать в качестве приближения или косвенного измерения желаемого параметра.Для получения дополнительной информации см. Страницу «Состояние здоровья»

.

Тестирование процесса проектирования ячейки

При проектировании новых ячеек необходим гораздо более подробный режим испытаний. Более подробную информацию можно найти на странице «Новые конструкции батарей и химический состав».

Условия испытаний

Во всех следующих тестах и ​​тестировании в целом необходимо указать условия тестирования, чтобы можно было получить повторяемые результаты и можно было проводить значимые сравнения.Сюда входят такие факторы, как метод, температура, глубина разряда, нагрузка и рабочий цикл. Например, емкость элемента и срок службы, два ключевых показателя эффективности могут отличаться на 50% и более в зависимости от температуры и скорости разряда, при которой проводились испытания. См. Также «Рабочие характеристики ячейки».

В спецификации батареи всегда должны быть указаны условия тестирования, чтобы избежать неоднозначности.

Квалификационное испытание

Квалификационные испытания предназначены для определения того, подходят ли элемент или батарея для той цели, для которой они были предназначены, до того, как они будут одобрены для использования в продукте.Это особенно важно, если ячейка будет использоваться в «критически важном» приложении. Это комплексные тесты, проводимые первоначально на небольшом количестве ячеек, включая тестирование некоторых из них на разрушение, если это необходимо. На втором этапе квалификация также включает в себя тестирование готовых аккумуляторных блоков перед тем, как продукт будет утвержден для выпуска потребителю. Испытания обычно проводятся для проверки того, что ячейки соответствуют спецификации производителя, но они также могут использоваться для тестирования ячеек до произвольных пределов, установленных инженером по приложениям, чтобы определить, как долго ячейки выживают в неблагоприятных условиях или необычных нагрузках, для определения отказа. режимы или факторы безопасности.

Аккумуляторные блоки также следует протестировать с помощью зарядного устройства, рекомендованного для данной области применения, чтобы убедиться в совместимости. В частности, необходимо оценить потенциальные пользовательские шаблоны, чтобы гарантировать, что аккумуляторы не будут случайно перезаряжены. См. Также раздел о зарядных устройствах.

Встряхнуть и выпекать

  • Механические испытания
  • Типовые испытания включены в приведенные ниже стандарты безопасности.Они включают в себя простые тесты на размерную точность и динамические испытания, чтобы убедиться, что продукт может выдержать любые статические и динамические механические нагрузки, которым он может подвергаться.

  • Экологические испытания
  • Типовые испытания включены в приведенные ниже стандарты безопасности. Они предназначены для работы с продуктом в любых условиях окружающей среды, с которыми он может столкнуться в течение срока его службы.

Тестирование на злоупотребления

Целью тестирования на неправильное использование является проверка того, что аккумулятор не представляет опасности для пользователя или для самого себя в результате случайного или преднамеренного злоупотребления при любых возможных условиях использования. Создавать надежные батареи становится все труднее, потому что, как мы знаем, дураки очень изобретательны.

Тестирование на злоупотребления (всегда интересно стать свидетелем) обычно указывается как часть Тестирования на безопасность (см. Ниже).Недавние аварии с литиевыми элементами выявили потенциальные опасности и ужесточили правила проектирования аккумуляторов, применяются более широкий спектр испытаний, а также ужесточаются правила перевозки для перевозки продуктов.

Стандарты безопасности

Потребительские товары обычно должны соответствовать национальным или международным стандартам безопасности, требуемым организациями по безопасности стран, в которых они продаются.Примерами являются стандарты UL, ANSI, CSA и IEC.

Типовое содержание

Тесты безопасности

Кожух

  • Прочность, жесткость и горючесть
  • Напряжение формы (температура)
  • Вентиляция
  • Изоляция
  • Электролит не под давлением
  • Нет утечки
  • Отсутствие опасности взрыва или пожара

Защита от или толерантность к

  • Короткое замыкание
  • Перегрузка (время)
  • Перегрузка (напряжение)
  • Перегрузка
  • Реверс напряжения
  • Высокая температура
  • Низкотемпературный
  • Неправильное использование
  • Нарушение

Выходная мощность — испытание под нагрузкой

Отказоустойчивая электроника

Артикул

Инструкция по эксплуатации

Указания по технике безопасности

Механические испытания

  • Испытания на раздавливание
  • Испытания на проникновение гвоздей
  • Ударное испытание
  • Испытание на вибрацию
  • Испытание на удар
  • Испытание на падение

Экологические испытания

  • Отопление
  • Циклическое изменение температуры
  • Высота
  • Влажность
  • Воздействие огня

Опубликованные стандарты безопасности определяют метод тестирования и пределы, которым должен соответствовать продукт.

Стандарты DEF

Ячейки, используемые в военных целях, обычно должны отвечать более строгим требованиям, чем те, которые используются в потребительских товарах.

Цикл испытания

Это, пожалуй, самый важный из квалификационных испытаний. Элементы подвергаются повторяющимся циклам заряда-разряда, чтобы убедиться, что элементы соответствуют заявленному производителем сроку службы или превышают его.Срок службы обычно определяется как количество циклов заряда-разряда, которое батарея может выполнить до того, как ее номинальная емкость упадет ниже 80% от ее начальной номинальной емкости. Эти тесты необходимы для подтверждения того, что характеристики батареи соответствуют требованиям надежности и срока службы конечного продукта, и не приведут к чрезмерным гарантийным или гарантийным претензиям.

Температура, скорость заряда / разряда и глубина разряда — каждая из них имеет большое влияние на срок службы элементов в цикле (см. Страницу Срок службы элементов). согласованный референтный уровень, чтобы иметь воспроизводимые результаты, которые можно сравнить со стандартом.В качестве альтернативы тесты могут использоваться для моделирования рабочих условий, в которых температура может повышаться или ограничивается DOD, чтобы определить, как это повлияет на срок службы.

Аналогичным образом на срок службы в цикле влияют чрезмерная зарядка и чрезмерная разрядка, и очень важно установить правильные пределы напряжения и тока, если необходимо проверить спецификацию производителя.

Циклическое тестирование

обычно выполняется группами ячеек с использованием многоканальных тестеров, которые могут создавать различные профили заряда и разряда, включая импульсные входы и нагрузки.В то же время можно контролировать и записывать различные рабочие параметры элемента, такие как температура, емкость, импеданс, выходная мощность и время разряда. Обычно контролируемый полный цикл зарядки-разрядки занимает около 5 часов. Это означает, что тестирование до 1000 циклов займет 208 дней при условии работы 7 дней в неделю 24 часа в сутки. Таким образом, требуется много времени, чтобы проверить эффект любых текущих улучшений, внесенных в ячейки. Поскольку процесс старения является непрерывным и достаточно линейным, срок службы элемента можно предсказать по меньшему количеству циклов.Однако, чтобы убедительно доказать это, чтобы гарантировать срок службы продукта, потребуется большое количество ячеек и длительное время. Для аккумуляторов большой мощности это может быть очень дорого.

См. Также Оценка срока службы батарей и тестирование надежности и альтернативное тестирование срока службы

Испытания под нагрузкой

Нагрузочное тестирование используется для проверки того, что аккумулятор может выдавать заданную мощность при необходимости.

Нагрузка обычно проектируется так, чтобы соответствовать ожидаемым условиям, в которых может использоваться батарея. Это может быть постоянная нагрузка со скоростью C или импульсные нагрузки с более высокими значениями тока или, в случае автомобильных аккумуляторов, нагрузка может быть спроектирована так, чтобы моделировать типичную схему движения. Испытания малой мощности обычно проводят с резистивными нагрузками. Для испытаний очень высокой мощности с переменными нагрузками могут потребоваться другие методы. Контроллер Ward-Leonard может использоваться для обеспечения переменного профиля нагрузки, при этом энергия батареи возвращается в сеть, а не рассеивается в нагрузке.

Обратите внимание, что аккумулятор может иметь большую емкость при периодической разрядке, чем при постоянной разрядке. Это связано с тем, что аккумулятор может восстанавливаться во время периодов простоя между сильными прерывистыми утечками тока. Таким образом, тестирование емкости батареи при непрерывном потреблении большого тока не обязательно даст результаты, которые отражают емкость, достижимую с фактическим профилем использования.

Нагрузочное тестирование часто требуется проводить с переменными уровнями нагрузки. Это могут быть просто импульсные нагрузки или более сложные профили нагрузки высокой мощности, например, требуемые для аккумуляторов электромобилей. Стандартные профили нагрузки, такие как Федеральное расписание движения по городу (FUDS) и испытание на динамическую нагрузку (DST), установленное Консорциумом усовершенствованных аккумуляторов США (USABC) в США и спецификацией Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ECE-15). ) и Extra Urban Driving Cycle (EUDC) в Европе были разработаны для моделирования условий вождения, и несколько производителей включили эти профили в свое испытательное оборудование.

ECE-15 Имитация цикла движения

Хотя эти стандартные циклы использования были разработаны для обеспечения основы для сравнения, следует отметить, что типичный пользователь не обязательно ездит в соответствии с этими циклами и, вероятно, будет ускоряться как минимум в два раза быстрее, чем разрешено в стандартах. .

Калориметрия

Управление температурным режимом аккумулятора критически важно для аккумуляторных блоков большой мощности.Получение точных данных о тепловыделении от батареи Модули необходимы для проектирования систем терморегулирования аккумуляторных батарей. Калориметр используется для количественной оценки общего количества тепла, выделяемого батареей, когда она проходит циклы зарядки / разрядки. По сути, это изолированный ящик, в который помещается батарея, которая улавливает и измеряет выделяемое тепло. аккумулятор во время езды на велосипеде. Система калибруется путем сравнения тепла, выделяемого батареей, с теплом, выделяемым известным источником тепла.

Тепловизор

Тепловизионное изображение используется для проверки «горячих точек», которые могут указывать на точки высокого теплового напряжения в элементе или аккумуляторном блоке. Это фотографическая техника, при которой с помощью специальной камеры регистрируется интенсивность инфракрасного излучения, испускаемого объектом. На изображении слева изображен пакетный литий-ионный аккумулятор после продолжительного разряда при 4 ° C.В этом случае температура равномерно распределяется внутри ячейки, и клеммы ячейки охлаждаются. Эти тесты могут помочь выявить такие проблемы, как перегрев, недостаточный теплоотвод или воздушный поток, малоразмерные токопроводы и помехи от соседних ячеек или устройств. Изображения также можно использовать для определения наилучшего места для датчиков температуры, используемых в схемах защиты.

Испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС)

Электромагнитная совместимость (ЭМС) — это способность электронного и электрического оборудования и систем работать, не оказывая отрицательного воздействия на другое электрическое или электронное оборудование ИЛИ не подвергаясь влиянию других источников помех, таких как переходные процессы в линии электропередач, радиочастотные (РЧ) сигналы, цифровые импульсы, электрические машины, молния или другие воздействия.

Обратите внимание, что EMC касается как излучения электромагнитных помех (EMI или радиочастотные помехи RFI) продуктом или устройством, так и восприимчивости продукта к EMI, излучаемым другими источниками. Помехи могут передаваться через силовые или сигнальные кабели или шасси оборудования, они могут распространяться через индуктивную или емкостную связь или могут излучаться через атмосферу.

Поскольку батареи являются устройствами постоянного тока, мы не можем предположить, что они защищены от проблем с электромагнитной совместимостью.В MPower мы видели схему защиты аккумулятора в двусторонней радиосвязи, отключенную радиочастотными помехами от передатчика телефона. Подобные проблемы возможны в автомобильных приложениях, где силовые кабели, как известно, являются шумными из-за помех от систем зажигания и переходных процессов от электродвигателей и переключателей. Хотя сама батарея может не излучать радиочастотные помехи, этого нельзя сказать о зарядном устройстве. Во многих зарядных устройствах используются импульсные регуляторы, которые также печально известны своим электрическим шумом.Излучаемые электромагнитные помехи могут иметь решающее значение для таких приложений, как кардиостимуляторы, медицинские приборы, оборудование связи и военные приложения.

Как и в случае со многими проблемами, профилактика лучше, чем лечение, и разумно начинать учитывать ЭМС на самой ранней стадии проектирования, чтобы избежать дорогостоящих изменений конструкции, когда проект будет представлен на окончательное утверждение. Это может включать выбор конструкции системы, такой как рабочие частоты, схемы схем и дизайн корпуса, а также отказ от конструкций с высокими переходными токами.

Для минимизации воздействия электромагнитных помех используются различные методы. Чувствительные части схемы могут быть физически отделены от источников помех, оборудование может быть заключено в герметичный металлический корпус, отдельные части схемы могут быть экранированы металлической фольгой, к кабелям могут быть добавлены фильтры для фильтрации шума,

Тестирование

EMC включает в себя специализированное испытательное оборудование и оборудование.Тестирование должно проводиться в среде, свободной от других источников электромагнитных помех. Обычно это означает безэховую камеру или клетку Фарадея. Для создания и измерения помех необходимы специальные источники сигналов широкого диапазона и чувствительные приемники.

Некоторые примеры требований ЭМС приведены в разделе Стандарты

.

Технологический аудит

Проведение технологического аудита производственных мощностей производителя ячеек является дополнительным способом получения уверенности в рассматриваемых элементах, однако этот вариант обычно доступен только крупным покупателям ячеек большого объема или высокой стоимости.Если вы не один из них, вам придется полагаться на дружелюбного создателя пакетов, который, возможно, имеет право на особое обращение.

Аудит процесса включает проверку того, что производитель элементов имеет соответствующие системы качества и что они полностью внедряются на каждом этапе производственного процесса. Чтобы эта задача была эффективной, она должна выполняться командой, обладающей специальными отраслевыми знаниями. Опять же, эту работу лучше всего оставить производителю упаковок, который должен иметь необходимый опыт и доверие у производителей ячеек.

Инспекция и производственные испытания

Целью инспекционных производственных испытаний является проверка того, что приобретенные элементы и изделия, изготовленные с их помощью, соответствуют согласованным спецификациям. Как правило, это короткие тесты, проводимые на 100% производительности или на репрезентативных образцах. Не следует упускать из виду состав материалов, из которых изготовлены компоненты.Мы видели примеры, когда недобросовестные поставщики покрывали разъемы сплавом золотого цвета, а не указанным золотом, и использовали дешевые пластмассы, которые изгибаются при нагревании, а не требуемые высококачественные пластмассы.

Типовые испытания включают как механические, так и электрические испытания. Компоненты проверяются на точность размеров, а образцы узлов подвергаются испытанию на прочность сварных швов межсоединений.Измеряемые электрические параметры включают внутренний импеданс и выходное напряжение элемента или аккумуляторной батареи с нагрузкой или без нее. Аккумулятор также подвергается кратковременным импульсам зарядки и разрядки длительностью около 2 миллисекунд, чтобы проверить, принимает ли устройство и может ли он подавать заряд.

Батарейные блоки

обычно подвергаются более всестороннему тестированию, чтобы убедиться, что электроника работает правильно.Схема защиты проверяется путем короткого замыкания клемм аккумулятора на 1 или 2 секунды и проверки того, что путь тока прерван в течение предписанного периода, а затем аккумулятор восстанавливается. Выходные данные указателя уровня топлива проверяются, и, если аккумулятор имеет встроенную память, такие данные, как химический код элемента, дата и серийный номер, считываются и записываются для обеспечения возможности отслеживания.

Подготовка заряда или формирование

Обычно это выполняется производителем элемента, но в некоторых случаях это может быть обязанность сборщика аккумуляторной батареи.В любом случае элементы должны быть протестированы, чтобы убедиться, что они готовы к подаче тока.

Мониторинг производительности

Мониторинг производительности используется для проверки того, продолжает ли ячейка работать должным образом после того, как она используется в приложении, для которого она была указана. Это индивидуальные тесты, определяемые пользователем.

Нет простых прямых измерений, таких как размещение вольтметра на клеммах, чтобы определить состояние батареи.Показания вольтметра могут сказать нам кое-что о состоянии заряда (с огромной погрешностью), но не могут сказать нам, насколько хорошо батарея будет отдавать ток, когда это потребуется.

Внутреннее сопротивление

Необходимо знать внутреннее сопротивление ячейки, чтобы рассчитать выделение джоулева тепла или потерю мощности I 2 R в ячейке, однако простое измерение с помощью омметра невозможно, потому что ток, генерируемый самой ячейкой мешает измерению.

Для определения внутреннего сопротивления сначала необходимо измерить напряжение холостого хода ячейки. Затем к ячейке должна быть подключена нагрузка, вызывающая протекание тока. Это снизит напряжение ячейки из-за падения напряжения ИК-излучения на ячейке, которое соответствует внутреннему сопротивлению ячейки. Затем необходимо снова измерить напряжение ячейки при протекании тока. Сопротивление рассчитывается по закону Ома из разницы напряжений между двумя измерениями и тока, протекающего через ячейку.

Напряжение холостого хода OCV

Измерение напряжения холостого хода батареи не является надежным показателем ее способности передавать ток. По мере старения батареи ее внутреннее сопротивление увеличивается. Это снизит способность аккумулятора принимать и удерживать заряд, но напряжение холостого хода по-прежнему будет нормальным, несмотря на уменьшенную емкость аккумулятора. Сравнение фактического внутреннего сопротивления с сопротивлением новой батареи укажет на ухудшение характеристик батареи.

Состояние заряда (SOC)

Для многих приложений пользователю необходимо знать, сколько энергии осталось в аккумуляторе. SOC также является фундаментальным параметром, который необходимо отслеживать и контролировать в системах управления батареями. Методы оценки SOC объяснены в разделе о состоянии заряда.

Состояние здоровья (SOH)

Состояние здоровья — это мера способности батареи обеспечивать указанный ток при необходимости.Это важный фактор для мониторинга производительности батареи после того, как она введена в эксплуатацию. Это кратко рассматривается в разделе ниже и более подробно в разделе «Состояние здоровья».

Испытания импеданса и проводимости

Обсуждение эквивалентной схемы батареи в разделе «Рабочие характеристики» показывает, что сопротивление батареи может увеличиваться с возрастом.

Производители батарей имеют свои собственные определения и соглашения для импеданса и проводимости, основанные на используемом методе испытаний. Хотя не совсем корректно, они служат своей цели.

Метод испытания включает приложение небольшого переменного напряжения «E» известной частоты и амплитуды к ячейке и измерение синфазного переменного тока «I», протекающего в ответ на него.

Импеданс «Z», рассчитанный по закону Ома, равен Z = E / I

Электропроводность «C» рассчитывается аналогично как C = I / E (величина, обратная импедансу).

Обратите внимание, что сопротивление увеличивается по мере разряда батареи, а проводимость уменьшается.Таким образом, C напрямую коррелирует со способностью батареи производить ток, то есть с ее емкостью, тогда как Z дает обратную корреляцию. Таким образом, проводимость ячейки дает косвенное приближение к состоянию здоровья ячейки. Это измерение можно уточнить, приняв во внимание другие факторы. Они описаны на странице о состоянии здоровья.

В дополнение к импедансу и проводимости эти тесты, очевидно, обнаружат дефекты ячеек, такие как короткие замыкания и обрыв цепи.

Эти методы испытаний можно использовать с разными химическими составами ячеек, однако в испытательное оборудование должны быть встроены разные калибровочные коэффициенты, чтобы учесть различия в профилях старения для разных химикатов.

Тестирование сопротивления и проводимости является надежным, безопасным, точным, быстрым и не влияет на производительность батареи. Их можно проводить, пока батарея используется, или их можно использовать для непрерывного контроля характеристик батареи, избегая необходимости тестирования под нагрузкой или разряда.

Измерения постоянного тока

Обратите внимание, что измерения постоянного тока не распознают изменения емкости, и поэтому измерения внутреннего сопротивления ячейки не так хорошо коррелируют с SOH ячейки.

Использование обычного омметра для измерения сопротивления кабелей, контактов и межэлементных перемычек неудовлетворительно, поскольку сопротивление очень низкое, а сопротивление выводов прибора и контактов вызывает значительные ошибки.Более высокая точность может быть достигнута за счет использования моста Кельвина, который отделяет провода измерения напряжения от выводов источника тока и, таким образом, позволяет избежать ошибки, вызванной падением напряжения на выводах источника тока. См. Также определение напряжения зарядного устройства.

Анализаторы батарей

Анализаторы батареи

предназначены для быстрой индикации состояния здоровья (SOH) батареи. Некоторые анализаторы также выполняют двойную функцию восстановления батареи.

Для этого оборудования нет отраслевых стандартов, в основном потому, что нет стандартного определения состояния здоровья. У каждого производителя оборудования есть свой любимый способ его определения и измерения, от простого измерения проводимости до средневзвешенного значения нескольких измеренных параметров, а испытательное оборудование разработано так, чтобы дать соответствующий ответ. Это не должно быть проблемой, если одно и то же оборудование используется постоянно, однако это вызывает проблемы, если для проведения испытаний используется оборудование от разных производителей.

Анализ отказов

Анализ отказов ячеек лучше всего проводят производители ячеек. Только они будут иметь подробные спецификации механических и химических компонентов ячейки, а для этого обычно требуется доступ к дорогостоящему аналитическому оборудованию, такому как электронные микроскопы и масс-спектрометры, которые они должны иметь. Дополнительную информацию см. В разделах «Почему выходят из строя батареи» и «Неисправности литиевых батарей»

.

Какие существуют типы тестирования батарей ИБП?

Техническое обслуживание и тестирование батарей имеют решающее значение для непрерывной работы системы ИБП.Существует множество распространенных тестов батарей, в том числе тестирование импеданса и тестирование разряда, более известное как тестирование банка нагрузки.

Большинство источников бесперебойного питания имеют встроенную функцию, которая автоматически проверяет их батареи регулярно, обычно каждые 24 часа, и подает сигнал при обнаружении неисправности батареи.

При таких испытаниях аккумуляторная батарея нагружается и контролируется разрядка. Однако это только общее представление об общем наборе.Он не предоставляет отчет на уровне отдельных ячеек.

Аналогичным образом, простое измерение напряжения холостого хода на комплекте батарей не дает точной индикации его состояния.

Лучший способ оценить истинное состояние большой аккумуляторной батареи — это тестирование внешней батареи. Для больших комплектов батарей тестирование отдельных блоков может быть более надежным.

Тестирование внешних батарей должно быть частью планового режима профилактического обслуживания ИБП, хотя оно также может быть предоставлено как отдельная услуга.

Тестирование импеданса

Это ненавязчивый тест, предназначенный для создания истории производительности каждого элемента батареи. Обычно это проводится ежегодно, так как это позволяет отслеживать производительность с течением времени. Это упрощает выявление любых признаков износа или любых элементов с высоким внутренним сопротивлением, которые могут потребовать замены.

Испытание импеданса включает подачу переменного тока к каждой батарее через щупы, прикрепленные к клеммам блока.Импеданс измеряется и записывается в миллиомах.

Он дает общее представление о состоянии батарей, не подвергая их чрезмерной нагрузке или отключая их.

Электрохимические испытания

Еще одна неинвазивная проверка, сравнивающая данные аккумуляторов с алгоритмами для общих условий аккумуляторов, таких как сульфатация и высыхание электролита.

Традиционно эти испытания проводились в лабораториях для прогнозирования отказа батарей на спутниках и космических аппаратах.Теперь тесты можно проводить с помощью портативных портативных устройств.

В этом процессе используются щупы на клеммах для измерения частотной характеристики сигналов напряжения и тока, передаваемых в батарею. Эти результаты связаны с данными о производительности «здоровых» аккумуляторов.

Поскольку электрохимические испытания измеряют сульфатирование и высыхание электролита, а не просто импеданс, говорят, что он дает более подробное описание состояния батареи. Неисправные блоки можно либо перезарядить с большей скоростью, чтобы снизить сульфатацию, либо полностью заменить.

Тестирование банка нагрузки (тестирование разряда)

Это наиболее полный тест батарей и единственное достоверное обследование, позволяющее определить фактическую емкость комплекта батарей.

Тестирование банка нагрузки проверяет батареи как при нормальной, так и при пиковой нагрузке. Это показывает, какие элементы содержат заряд, и выделяет, срок службы которых приближается к концу.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) рекомендует выполнять испытание разрядом во время установки, а затем повторять испытание каждый год.

Главный недостаток тестирования банка нагрузки состоит в том, что батареи ИБП должны быть отключены во время теста. Обычно батареи снова доступны в течение 24 часов, хотя в худшем случае этого может хватить на несколько дней.

Испытание частичного разряда

Как следует из названия, здесь можно найти что-то среднее. Тестирование частичного разряда предполагает разрядку аккумуляторов максимум на 80%. Хотя это выводит их из строя, как и при тестировании банка нагрузки, они должны быть снова доступны в течение 8 часов.

При возникновении неисправности, которая требует, чтобы ИБП разряжал свои батареи, он может это сделать, хотя они будут использовать только 20% своей полной емкости.

Мониторинг батареи ИБП

Помимо тестирования аккумуляторов, специальные системы мониторинга аккумуляторов также измеряют производительность аккумуляторов ИБП. Рекомендуется, чтобы все системы мониторинга включали параметры, указанные во всемирно признанном стандарте IEEE 1491, в том числе:

  • Напряжение смещения цепочки и ячейки
  • Замена струны и ячейки и напряжение разряда
  • Пульсации переменного тока
  • Пульсации переменного тока
  • Струнный ток заряда
  • Ток разряда струны
  • Температура окружающей среды и ячейки
  • Внутреннее сопротивление ячейки
  • Циклов.

Дополнительная литература:

Battery Test Methods — Battery University

От базового напряжения к спектроскопии электрохимического импеданса

С 2013 по 2020 годы эксперты прогнозируют рост спроса на литий-ионные батареи в 3,7 раза. Эта растущая зависимость от аккумуляторов требует усовершенствований в диагностике для наблюдения за потерей емкости для поддержания надежности при снижении емкости, выявления аномалий для предотвращения катастрофических отказов и прогнозирования окончания срока службы аккумулятора, когда аккумулятор разряжается до установленного порога емкости.

Батарея похожа на живой организм, который невозможно измерить, его можно только оценить с разной степенью точности на основе имеющихся симптомов. Это имитирует врача, осматривающего пациента, с помощью нескольких тестов и применения закона исключения. Методы экспресс-тестирования аккумуляторов отстают от других технологий; сложность и неопределенность результатов при тестировании выбросов являются причинами задержки.

Компания Cadex осознает важность диагностики аккумуляторных батарей и добилась заметных успехов в технологиях быстрого тестирования.Эти разработки образуют строительные блоки для Diagnostic Battery Management (DBM) , нового направления, в котором инновационные компании проводят уход за батареями и их техническое обслуживание. Вместо того, чтобы изобретать еще одну новую супер-батарею, DBM жизненно важен для обеспечения надежности существующих аккумуляторных систем путем мониторинга емкости, основного индикатора состояния, а также других параметров.

Емкость представляет собой накопитель энергии, внутреннее сопротивление относится к подаче тока, а саморазряд отражает механическую целостность.Все три свойства должны быть соблюдены, чтобы квалифицировать батарею. В дополнение к этим статическим характеристикам, аккумулятор отличается уровнем заряда (SoC) и динамическими характеристиками, которые влияют на производительность аккумулятора и усложняют быстрое тестирование.

Хорошо разработанные технологии тестирования аккумуляторов должны распознавать все состояния аккумулятора и обеспечивать надежные результаты, даже при низком уровне заряда. Это сложный запрос, так как хороший аккумулятор, который заряжен только частично, ведет себя так же, как полностью заряженный выцветший аккумулятор.

Методы испытаний варьируются от снятия показаний напряжения до измерения внутреннего сопротивления импульсным методом или методом импеданса переменного тока, подсчета кулонов и создания снимка химической батареи с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). Оценка емкости путем расшифровки химической батареи более сложна, чем цифровой мониторинг путем подсчета кулонов. Чтобы разобраться в химической батарее, используются запатентованные алгоритмы и матрицы, которые функционируют как справочные таблицы, аналогичные распознаванию букв или лиц.

Напряжение и внутреннее сопротивление не коррелируют с емкостью и не могут эффективно предсказать окончание срока службы батареи, особенно в литий-ионных и свинцово-кислотных системах. Правда заключается в химической батарее. Само по себе цифровое измерение может выйти из строя, потому что не отображаются химические симптомы.

Вот наиболее распространенные методы тестирования батарей:

Напряжение Напряжение батареи отражает состояние заряда в состоянии разомкнутой цепи в состоянии покоя.Само по себе напряжение не может оценить состояние батареи (SoH).
Омическое испытание Измерение внутреннего сопротивления позволяет выявить коррозию и механические дефекты, когда оно высокое. Хотя эти аномалии указывают на окончание срока службы батареи, они часто не связаны с низкой емкостью. Омический тест также известен как тест на сопротивление.
Полный цикл Полный цикл состоит из зарядки / разрядки / зарядки для определения емкости химической батареи.Это обеспечивает наиболее точные показания и калибрует интеллектуальную батарею для исправления ошибок отслеживания, но обслуживание занимает много времени и вызывает стресс.
Экспресс-тест Общие методы тестирования включают временную область, активируя аккумулятор импульсами для наблюдения за потоком ионов в литий-ионных аккумуляторах, и частотную область, сканирование аккумулятора с несколькими частотами. Передовые технологии быстрого тестирования требуют сложного программного обеспечения с параметрами и матрицами, зависящими от батареи, которые служат в качестве справочных таблиц.
BMS Большинство систем управления батареями оценивают SoC путем мониторинга напряжения, тока и температуры. BMS для Li-ion также считает кулоны.
Подсчет кулонов Полная емкость заряда (FCC) интеллектуальной батареи обеспечивает подсчет кулонов, который относится к SoH. Считывание FCC происходит мгновенно, но данные становятся неточными по мере использования, а батарея требует калибровки с полным циклом.
Чтение и зарядка Зарядное устройство с технологией RAC считывает SoC аккумулятора с помощью собственного алгоритма фильтрации, а затем считает кулоны для заполнения аккумулятора.RAC требует однократной калибровки для каждой модели батареи; езда на велосипеде хорошей батареи обеспечивает этот параметр, который сохраняется в аккумуляторных адаптерах. Технология RAC — это разработка Cadex.
SOLI Индикатор состояния жизни оценивает срок службы батареи путем подсчета общего количества кулонов, которое батарея может дать за свой срок службы. Новый аккумулятор запускается на 100%; поставленные кулоны уменьшают количество до тех пор, пока не будет израсходовано выделение и не станет неизбежной замена батареи.Полная шкала устанавливается путем вычисления количества кулонов для 1 цикла на основе спецификаций производителя (V, Ah), а затем путем умножения числа на данное количество циклов. Разработанный Cadex, SOLI может использоваться в инвалидных колясках, медицинских устройствах, тяговых устройствах и ИБП, устанавливаемых при новых или добавляемых в качестве модернизированных. Беспроводная связь обеспечивает управление автопарком.


Надежные результаты возможны только при наличии серьезных симптомов. Это не всегда возможно, особенно с неформатированными свинцово-кислотными батареями или батареями, которые находились на хранении.Хорошая служба извлечения батареи обычно обеспечивает надежные симптомы с хорошей точностью; показания разряженной батареи могут быть неверными. Надежные измерения невозможны, если симптомы расплывчаты или отсутствуют, как в случае, если аккумулятор превратился в картошку. Это вводит систему в заблуждение, и аккумулятор становится исключением. Хорошо разработанные методы экспресс-тестирования должны правильно предсказать 9 батарей из 10. EIS может развиваться дальше и превосходить другие технологии.

В таблице 1 приведены процедуры тестирования наиболее распространенных аккумуляторных систем. Свинцово-кислотный и литий-ионный общие элементы обеспечивают низкое сопротивление в нормальных условиях. Исключениями являются тепловые отказы и механические неисправности, которые увеличивают внутреннее сопротивление, и замену батареи раньше времени. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, а отчасти и первичная батарея, показывают конец срока службы.


Таблица 1: Методы испытаний аккумуляторов для обычных химических компонентов аккумуляторов. Свинцово-кислотный и литий-ионный общие элементы, сохраняя низкое сопротивление при нормальных условиях; Срок службы никелевых и первичных батарей истекает из-за повышенного внутреннего сопротивления.


При эффективности заряда 99 процентов литий-ионный аккумулятор лучше всего подходит для цифровой оценки батареи. Это помогает в проектировании BMS, позволяя оценивать производительность с подсчетом кулонов. Хотя показания являются мгновенными, периодическая калибровка необходима для исправления ошибки отслеживания, которая возникает при случайном использовании батареи. Для сравнения: никелевые батареи имеют низкую эффективность заряда и высокий саморазряд, недостатки, которые исказили бы цифровое отслеживание. При правильных условиях и умеренной температуре свинцово-кислотные батареи достаточно эффективны, но недостаточно хороши для эффективного использования подсчета кулонов.

Низкая температура снижает эффективность всех батарей и влияет на быстрое тестирование. Хотя аккумулятор может работать при температуре ниже нуля, прием заряда сокращается, и время зарядки должно быть увеличено за счет снижения тока. Некоторые зарядные устройства делают это автоматически; если не уверены, не заряжайте литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже точки замерзания.

Резюме

Марк Твен сказал: «У меня не было времени написать короткое письмо, поэтому я написал длинное». Попытки сделать что-то «короткое» также применимы при разработке диагностического управления батареями.Добавлять функции легко, но при этом сохранять доступную цену — непростая задача. Переход на новые микроконтроллеры с дополнительным интеллектом и упрощением сборки позволяет получить новые функции продукта, которые были немыслимы несколько лет назад. Но, как намекнул Марк Твен, создание чего-то экономичного требует времени.

Цель состоит в том, чтобы превратить аккумуляторную батарею в надежный, безопасный, экономичный и экологически устойчивый источник энергии. Для этого требуются системы, которые работают в фоновом режиме с минимальными накладными расходами и небольшими дополнительными затратами.Цель состоит в том, чтобы полностью использовать каждую батарею и сделать состояние здоровья прозрачным для пользователя и руководителя парка. Благодаря этому неожиданные выходы из строя батареи могут уйти в прошлое.

Об авторе

Исидор Бухманн является основателем и генеральным директором Cadex Electronics Inc. На протяжении трех десятилетий Бухманн изучал поведение аккумуляторных батарей в практических повседневных применениях, написал отмеченные наградами статьи, в том числе книгу-бестселлер. «Батареи в портативном мире» теперь в четвертом издании.Cadex специализируется на разработке и производстве зарядных устройств, анализаторов и устройств мониторинга. Для получения дополнительной информации о батареях посетите сайт www.batteryuniversity.com; информация о продукте находится на сайте www.cadex.com.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery University основан на незаменимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Тесты батарей и график испытаний для систем резервного питания

Исправные батареи должны поддерживать емкость выше 90% от номинальной емкости производителя; большинство производителей рекомендуют заменять батарею, если она падает ниже 80%. Рекомендуется проводить серию регулярных тестов, чтобы убедиться, что батареи сохраняют емкость. При проведении испытаний батарей обратите внимание на следующие индикаторы неисправности:

  • Падение емкости более чем на 10% по сравнению с базовым уровнем или предыдущим измерением
  • Увеличение сопротивления на 20% или более по сравнению с исходным уровнем или предыдущим
  • Устойчивые высокие температуры, по сравнению с базовым уровнем и спецификациями производителя
  • Ухудшение состояния пластины

Институт инженеров по электронике и электротехнике (IEEE) является основным источником стандартных методов обслуживания аккумуляторных батарей.По истечении срока службы батареи IEEE рекомендует периодически выполнять комбинацию тестов, как показано в таблице ниже.

Напряжение и ток Ежемесячно Ежеквартально Ежегодно и Начальное
Общее напряжение холостого хода, измеренное на клеммах батареи1 • 9018
Выходной ток и напряжение зарядного устройства
Постоянный плавающий ток (на цепочку)

04

Температура окружающей среды
Температура отрицательной клеммы каждой ячейки
Значения внутреннего сопротивления элемента / блока
Сопротивление элементов межэлементного и клеммного соединения всей батареи
Пульсация
2
Пульсация переменного тока и / или напряжение, приложенное к аккумулятору
Проверки, рекомендованные стандартом IEEE 1188 «Рекомендуемая практика обслуживания, тестирования и замены свинцово-кислотных аккумуляторов с клапанным регулированием (VRLA) для стационарных применений» ‘

IEEE также рекомендует следующий график испытаний на разряд:

  • Приемочные испытания, проводимые на заводе производителя или при первоначальной установке
  • Периодические испытания на разряд — с интервалом не более 25% от ожидаемого срок службы, или два года, в зависимости от того, что меньше
  • Годовой расход т Расчет — когда срок службы какой-либо батареи достиг 85% от ожидаемого или упал> 10% от емкости

Поскольку планирование полномасштабных испытаний на разряд может быть затруднено, очень важно хорошее регулярное обслуживание.Эксплуатируя аккумулятор в соответствии с требованиями производителя к зарядке и следуя рекомендациям IEEE по тестированию аккумуляторов, можно максимально продлить срок службы аккумуляторной системы.

Тест заряда-разряда батареи | ESPEC CORP.

Рост числа устройств, работающих на литий-ионных батареях, создал потребность в высоких уровнях точности и качества для поддержки различных приложений. Цикл зарядки / разрядки — это один из методов оценочных испытаний, используемый для удовлетворения этого требования.Цель испытания — определить, сколько раз можно использовать аккумулятор, оценивая его до тех пор, пока он не станет изношенным после повторяющихся циклов зарядки и разрядки. Стандартный метод — это многократная зарядка и разрядка с рекомендованной скоростью зарядки и разрядки. Также часто выполняется испытание на цикл температур, при котором температура испытания повышается и понижается путем помещения образца в температурную камеру. Для автомобильных аккумуляторов IEC 62660-1 призывает к циклическому испытанию срока службы с быстрым изменением скорости заряда / разряда.Используется комбинация профилей заряда / разряда. Некоторые профили имеют немного большее количество заряда, чем количество разряда, а другие имеют немного большее количество разряда, чем количество заряда.
Тестирование температурных характеристик выполняется для определения того, сколько мощности можно вводить / выводить при нескольких различных температурных условиях. Существуют испытания характеристик температуры нагнетания и испытания характеристик температуры заряда.
Тестирование нагрузочных характеристик при постоянном токе выполняется для определения того, какую мощность можно вводить / выводить при различных значениях тока.Существуют тесты характеристик разрядной нагрузки (в которых скорость тока изменяется при разряде образца) и тесты характеристик зарядной нагрузки (в которых скорость тока изменяется во время зарядки образца).
Помимо тестирования заряда / разряда, ESPEC предоставляет услуги по оценке литий-ионных аккумуляторов, а также по тестированию безопасности, консультационным услугам по испытаниям и сертификации аккумуляторных блоков / модулей транспортных средств. У нас также есть широкий спектр услуг по тестированию / сертификации на соответствие Правилам ЕЭК ООН R100.

Центр экологических испытаний энергетических устройств

Тест бесплатного аккумулятора от

AutoZone: чего ожидать, когда вы отправитесь в путь

AutoZone — один из ведущих национальных розничных продавцов автомобилей, но он предлагает гораздо больше, чем просто запчасти и аксессуары для вашего автомобиля.

Бесплатная проверка аккумуляторов AutoZone — это лишь одно из множества бесплатных предложений, доступных в более чем 6000 магазинах в США, Пуэрто-Рико, Мексике и Бразилии.

Я сдал свою машину на бесплатную проверку аккумулятора и расскажу, чего ожидать, а также расскажу о некоторых других бесплатных услугах, которые предлагает AutoZone, о которых я узнал по пути!

Чего ожидать во время теста батареи AutoZone

Недавно я хотел проверить свою батарею после того, как заметил пару медленных запусков, когда повернул ключ в зажигании.Медленные запуски были прерывистыми, но я решил, что если есть проблема, лучше узнать об этом заранее.

Я нашел свою местную автозону и поставил машину на парковку в четверг рано днем.

Затем я открыл капюшон и пошел в магазин, чтобы найти помощника, который провел бы бесплатный тест батареи AutoZone.

Сотрудник как раз заканчивал работу с другим клиентом, поэтому мне пришлось ждать меньше пяти минут, прежде чем он смог мне помочь.

Он схватил тестер запуска и зарядки AutoZone, который выглядит как черный ящик с прикрепленными к нему соединительными кабелями, и начал подключать его к моей батарее:

Тестер запуска и зарядки AutoZone Подготовка к бесплатной проверке аккумулятора

Начало бесплатного тестирования аккумулятора AutoZone

После пары корректировок из-за того, что кабели не подключались должным образом к положительной и отрицательной клеммам моей батареи, начался тест.

Идет считывание аккумуляторной батареи автомобиля

На все считывание потребовалось две-три минуты. Мой результат?

Бесплатная проверка батареи показала, что у меня плохой аккумулятор и нужна его замена. Ой ой!

Плохое показание батареи во время бесплатной проверки батареи

Однако сотрудник сказал мне, что это хороший знак, что система показала, что моя батарея заряжена на 100%. По его словам, наиболее вероятный сценарий состоит в том, что у меня была одна неисправная ячейка, вызывающая неправильное чтение.

Сотрудник сказал мне, что видел, как «плохие» аккумуляторы работают долго при полном заряде.

Так что мне не пришлось покупать новую батарею — по крайней мере, пока. Разве не приятно, что , а не , время от времени получает жесткую продажу?

AutoZone также предлагает бесплатную зарядку аккумулятора

В дополнение к бесплатной проверке аккумулятора AutoZone предлагает бесплатную зарядку аккумулятора, которая занимает всего 30 минут и выполняется, пока вы ждете. Если ваша батарея немного разряжена, поищите заряд в ближайшем магазине!

Если окажется, что вам нужен новый аккумулятор, Auto Zone предлагает широкий выбор аккумуляторов Duralast:

Продажа аккумуляторов Duralast для легковых и грузовых автомобилей

Другие бесплатные услуги в AutoZone

AutoZone также предлагает другие бесплатные услуги, помимо бесплатного тестирования и зарядки аккумуляторов:

Бесплатные услуги AutoZone для вашего автомобиля
Тест Цена
Проверка генератора и стартера Бесплатно
Тестирование регулятора напряжения Бесплатно
Утилизация масла и аккумуляторов * Бесплатно
Программа кредитных инструментов Бесплатно
Проверка светового сигнала двигателя с помощью программы Fix Finder Бесплатно

* Переработка масла недоступна на Аляске

Последняя мысль

Обслуживание вашего автомобиля может быть дорогостоящим.Воспользовавшись бесплатными услугами, такими как проверка батареи Autozone, вы можете значительно сэкономить, потому что вы будете знать, когда вам нужно заменить батарею. Затем вы можете сравнить покупки на досуге и купить лучшее предложение, прежде чем это станет чрезвычайной ситуацией.

Между тем, вы можете прочитать нашу статью о 5 простых способах ремонта автомобилей своими руками, которые вы можете сделать сегодня. У нас есть видеоролики, которые расскажут об этих простых решениях для новичков!

Другие истории об автомобилях на Clark.com: .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.