سایناکو | تولید کننده و وارد کننده باتری و یوپیاس
S-2201 : نحوه اندازه‌گیری CCA
How to measure cca cold cranking amp
پی بردن به اینکه چرا یک مقدار خوب برای CCA، همواره یک باتری خوب را گارانتی نمی‌کند.
(CCA: Cold Cranking Amps)
از زمانی که کادیلاک استارت موتور را در سال 1912 اختراع کرد، مکانیک‌های اتومبیل، روش‌های مختلفی را برای اندازه‌گیری جریان استارت سرد (CCA) کشف کرده‌اند. اندازه‌گیری‌های CCA این اطمینان را می‌دهند که باتری دارای قدرت کافی جهت استارت ماشین بخصوص در هوای سرد است. اندازه‌های عادی CCA در محدوده بین 350 تا 600 آمپر هستند و مقادیر بالاتر برای کامیون‌ها استفاده می‌شوند. استاندارد SAE J537 بیان می‌کند که یک باتری با یک CCA برابر با 500 آمپر، می‌تواند 500 آمپر را در دمای 18- درجه سانتی‌گراد (صفر درجه فارنهایت) برای مدت 30 ثانیه و بدون کاهش ولتاژ به زیر مقدار 7.2 ولت، تحویل دهد.
CCA نمی‌تواند اندازه‌گیری شود؛ اما می‌تواند تخمین زده شود که این روند می‌تواند برای یک باتری به مدت یک هفته طول بکشد. تست کامل CCA خسته‌کننده بوده و به ندرت انجام می‌شود. برای تستCCA، از جریان‌های دشارژ مختلفی استفاده می‌شود تا مشخص شود چه آمپراژی می‌تواند باتری را در حالت سرد، بالای ولتاژ تنظیمی نگه دارد. جدول ۱، روند تست را با توجه به استانداردهای SAE J537، IEC و DIN نشان می‌دهد. روش‌ها مشابه بوده و تنها در مدت‌زمان دشارژ و ولتاژ قطع متفاوت‌اند.
جدول ۱- روش‌های تست CCA در SAE، IEC و DIN. روش‌ها در طول دشارژ و ولتاژ قطع متفاوت‌اند (بخش SAE J537 را در خلاصه مشاهده کنید)
| تستSAE J537 CCA | تستIEC CCA | تستDIN CCA |
| شارژ کامل باتری طبق استاندارد SAE J537 و خنک ماندن برای 24 ساعت در دمای 18 درجه سانتی‌گراد. در دمای زیرانجماد، جریان دشارژی مساوی با CCA مشخصی به باتری اعمال شود (باتری با CCA برابر 500 در 500 آمپر دشارژ می‌شود. به‌منظور برآورده شدن این تست، ولتاژ باید به مدت 30 ثانیه بالای 7.2 ولت (1.2 ولت در هر سلول) باقی بماند | شارژ کامل باتری طبق استاندارد SAE J537 و خنک ماندن برای 24 ساعت در دمای 18 درجه سانتی‌گراد. در دمای زیرانجماد، جریان دشارژی مساوی با CCA مشخصی به باتری اعمال شود (باتری با CCA برابر 500 در 500 آمپر دشارژ می‌شود. به‌منظور برآورده شدن این تست، ولتاژ باید به مدت 60 ثانیه بالای 8.4 ولت باقی بماند. | شارژ کامل باتری طبق استاندارد SAE J537 و خنک ماندن برای 24 ساعت در دمای 18 درجه سانتی‌گراد. در دمای زیرانجماد، جریان دشارژی مساوی با CCA مشخصی به باتری اعمال شود (باتری با CCA برابر 500 در 500 آمپر دشارژ می‌شود. به‌منظور برآورده شدن این تست، ولتاژ باید به مدت 30 ثانیه بالای 9 ولت و 150 ثانیه بالای 6 ولت باقی بماند. |
تست کننده‌های مختلفی برای باتری‌ها و اندازه‌گیریCCA ساخته شده‌اند. ازآنجاکه جریان عبوری به مقدار مقاومت وابسته است، اکثر تست کننده‌های CCA، مقاومت داخلی باتری را اندازه‌گیری می‌کنند. به‌منظور تست CCA با یک شمع کربنی، باتری باید بین 70 الی 100 درصد شارژ باشد.
سپس باتری با نصف CCA نامی به مدت 15 ثانیه در دمای 10 درجه و بالاتر، بکار گرفته می‌شود. به‌عنوان‌مثال، یک باتری با CCA برابر 500 با جریان 250 آمپر در مدت 15 ثانیه دشارژ می‌شود و درصورتی‌که ولتاژ بالای 9.6 ولت باقی بماند، تست را با موفقیت می‌گذراند. دماهای سردتر منجر به افت ولتاژ بیشتری می‌شوند. شمع کربنی وضعیت استارت واقعی را هم‌زمان با اندازه‌گیری ولتاژ، شبیه‌سازی می‌کند؛ اما این روش نمی‌تواند ظرفیت را تخمین بزند.
مکانیک‌ها، اندازه‌های کوچک را برای تجهیزات ترجیح می‌دهند. سازندگان تجهیزات، تست کننده‌های دستی ساخته‌اند که پالس جریان بالای لحظه‌ای مربوط به مقدار CCA وارد شده را القا می‌کند. مقاومت داخلی ناشی از افت ولتاژ القایی طبق قانون اهم محاسبه می‌شود و در این حالت دستگاه یک مقدار CCA معادل ارائه می‌دهد. این تست سریع و راحت بوده اما ظرفیت را تخمین نمی‌زند.
روش رسانایی AC مقدار CCA را با تزریق یک فرکانس 80 تا 90 هرتزی به باتری، اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه‌ها کوچک بوده و در طول تست خنک می‌مانند اما باتری باید دارای شارژ 70 درصد و بیشتر باشد. همانند سایر روش‌های تست مبتنی بر مقاومت، رسانایی AC نمی‌تواند ظرفیت را مشخص کند.
محققان باتری پیش‌بینی می‌کنند که تشخیص باتری‌ها به EIS و آن‌هم به‌وسیله ترکیب نتایج تست مدل Randles با یک مدل‌سازی پیچیده به‌منظور تخمین CCA و ظرفیت، نهفته است که به آن طیف امپدانسی الکتروشیمیایی چند مدله می‌گویند. تست کننده‌های سریع باتری سری Spectro (توسط Cadex) اولین تجهیزات مربوط به تکنولوژی EIS هستند.
پارامتر دقت همواره مورد سؤال بوده و از آنجاکه اندازه‌گیری CCA از مقدار شارژ باتری، دما و یک عامل دیگر تأثیر می‌پذیرد، تعیین CCA مشکل است. شکل ۱ مقدار CCA روش‌های رسانایی AC و فناوری Spectro را در سطح شارژهای مختلف نشان می‌دهد. هر دو اندازه‌گیری هرچه سطح شارژ کمتر باشد، هر دو اندازه‌گیری کاهش می‌یابند اما روش Spectro از روش رسانایی AC، کمتر تحت تأثیر سطح شارژ است. ازآنجاکه اکثر باتری‌ها در هنگام روش شدن ماشین تا حدود 70 درصد شارژ دارند، مقدار CCA در این دو روش تقریباً مشابه به نظر می‌رسد.
شکل 1 – دقت CCA در حالت شارژ. Spectro CA-12 مقدار CCA پایدارتری را بین سطح شارژ 100 درصد و 40 درصد (قرمز) ارائه می‌دهد. این مقادیر در روش رسانایی AC، سریعاً با کاهش سطح شارژ (آبی‌رنگ) کاهش می‌یابند.
شکل ۲ مقدار CCA را به‌صورت تابعی از سطح شارژ و عملکرد باتری نشان می‌دهد. مقدار CCA باتری A با ظرفیت 100 درصد، به سطح شارژ 10 درصد کاهی می‌یابد. باتری B با سطح شارژ 37 درصد، در سطح شارژ حدود 40 درصد برخی ناپایداری‌ها را از خود نشان می‌دهد و باتری C با تنها 22 درصد شارژ، نتایج غیرمطمئنی را ارائه می‌دهد. این تست به‌وضوح نشان می‌دهد که سلامت باتری روی مقدار CCA تأثیرگذار است. یک باتری خوب دارای علائم قوی با دقت بالاست. اندازه‌گیری از یک باتری ضعیف، معمولاً مناسب نیست و نتایج آن خیلی قابل درست نیستند.
شکل ۲ – دقت CCA برحسب وضعیت باتری و سطح شارژ. وضعیت باتری تعیین‌کننده دقت است. باتری A (100%) تا 10 درصد سطح شارژ دقیق است. باتری B (37%) تا 40% سطح شارژ دقیق است.. باتری C (22%) نتایج غیرمطمئنی را ارائه می‌دهد. وضعیت تست: باتری‌ها در 20 آمپری دشارژ می‌شوند. CCA هر 10 دقیقه با Spectro اندازه‌گیری می‌شود.
هیچ دستگاهی نمی‌تواند تمام عیوب باتری‌ها را ارزیابی کند و تست‌های سریع تنها یک تخمین تقریبی ارائه می‌دهند. برای مثال یک اتصال کوتاه در یک سلول تنها با اندازه‌گیری ولتاژ مدار باز (OCV) و بعد از بررسی وزن الکترولیت قابل شناسایی است. تست سریع ممکن است باتری را خوب ارزیابی کند، زیرا سطح شارژ بالای باتری، عیوب آن را می‌پوشاند.
تمام روش‌های تست ممکن است دارای خطا باشند. نتایج قابل اعتماد تنها در طیف‌های مقاوم قابل دستیابی هستند. این امر همیشه در باتری‌های قالب‌بندی نشده و باتری‌های انبار شده، امکان‌پذیر نیست. هیچ تست ایده الی برای باتری‌ها وجود ندارد اما EIS دارای پتانسیل زیادی است که از سایر فناوری‌ها پیشی گیرد.
پیشنهاد : تجهیزات تست باتری
منبع : باتری یونیورسیتی
