سایناکو | تولید کننده و وارد کننده باتری و یوپیاس
S-2206 : تست باتری سرب اسید
Testing lead acid batteries
تعداد تسترهای باتری کم نیست اما اکثر آن‌ها دقت لازم را ندارند. در این مقاله انواع تست باتری سرب اسید را با هم بررسی خواهیم کرد.
در تعیین ظرفیت که مهمترین شاخص سلامت باتری است کاری دشوار است. اینکه بگوییم تستر باتری با اندازه‌گیری مقاومت داخلی می‌تواند ظرفیت را هم تخمین بزند اشتباه است. تبلیغ ویژگی‌هایی که خارج از قابلیت‌های تجهیزات است، صنعت را به این باور اشتباه می‌رساند که میتوان با روش‌هایی ساده تست‌های پیچیده را انجام داد. ابزارهای مبتنی بر مقاومت و در نتیجه کاربران می‌توانند باتری در حال مرگ یا مرده را شناسایی کنند. اغلب فروشنده‌ها آگاهانه دربارة تسترهای باتری بزرگ‌نمایی می‌کنند. اینکار شبیه به تبلیغ شامپویی است که ادعای آن رشد موهای پرپشت روی سر کچل افراد است.
بدون داشتن دستگاه‌های تست قابل اطمینان، تست باتری به حدس و گمان بدل می‌شود و باعث می‌شود باتری‌های خوب خیلی زود جایگزین شوند و باتری‌های ضعیف شناسایی نشوند و درست پس از بررسی و در حین کار خراب شوند. نبود روش تست دقیق برای باتری باعث جایگزینی‌های غیرضروری تحت گارانتی باتری هم می‌شود. بررسی کالاهای برگشتی تحت گارانتی آشکار می‌کند که کمتر از ۱۰ درصد این باتری‌ها ایراد کارخانه‌ای دارند. در صورتی که اکثر این ایرادها به دست کاربر ایجاد شده‌اند.
چالش زمانی است که ارزیابی باتری به‌عنوان بخشی از سرویس‌دهی متداول و قبل از افت عملکرد قابل توجه انجام می‌شود. این تست زمانی اثربخش است که شامل اندازه‌گیری ظرفیت باشد. ظرفیت نشان دهندة میزان ذخیره‌سازی انرژی، مشخص کنندة مدت زمان کار و برآورد کنندة پایان عمر باتری است. از سوی دیگر، مقاومت داخلی بیانگر توان راه‌اندازی موتور و تحویل جریان بالا زیر بار به محض تقاضا است.
وضعیت لحظه‌ای که به وسیلة یک تستر CCA روی باتری راه‌انداز ثبت شده تنها به شرایط مقاومتی باتری اشاره دارد. الکترولیت‌های باتری و مواد الکترودی مقاوم در برابر خوردگی، مقاومت در باتری‌های مدرن را در تمام طور عمر آن پایین نگه می‌دارند. خرابی ناشی از افزایش مقاومت به‌ندرت رخ می‌دهد و تنها ممکن است در پایان عمر باتری رخ دهد
به جز اندازه‌گیری‌های مربوط به ولتاژ، جریان و مقاومت، هیچ ابزار کلی وجود ندارد که بتواند ظرفیت تمام باتری‌های موجود را مشخص کند. سه مفهوم متداول برای تست وجود دارد: اسکالر، برداری و EIS با مدلسازی پیچیده (اسپکترو (Spectro)).
مفهوم اسکالر ساده‌ترین مفهوم است. در این روش مقداری از باتری گرفته شده و با یک مقدار مرجع که معمولاً مقداری مقاومتی است مقایسه می‌شود. بیشتر تسترهای کندوکتانس AC تک فرکانس که CCA را اندازه می‌گیرند مبتنی بر مفهوم اسکالر هستند.
روش برداری سیگنال‌های با جریان‌های مختلف را اعمال کرده و یا باتری را با فرکانس‌های مختلف تحریک می‌کند و سپس نتایج را با نقاط برداری از پیش تنظیم شده مقایسه می‌کند تا باتری را در شرایط تنش مختلف مطالعه کند. اینکار پیچیده است و مزایای مربوط به آن قابل توجه نیستند.
اسپکترو باتری را با یک طیف فرکانسی اسکن می‌کند، شبیه به کاری که برای ثبت توپوگرافی یک بخش از زمین انجام می‌شود، و سپس آن را با یک ماتریس مقایسه می‌کند تا ظرفیت باتری، CCA و SoC را تخمین بزند. اسپکترو ادعا می‌کند که عمیق‌ترین تحلیل را از باتری دارد اما این روش پیچیده‌ترین روش نیز هست .
پیشنهاد : چگونه ظرفیت باتری را اندازه گیری کنیم؟
جدول ۱ به طور خلاصه سه روش تست باتری را بررسی کرده است.
| نوع | تحریک | کاربردها | نتایج |
| اسکالر | تک نقطة مرجع؛ پالس‌ها یا تحریک تک فرکانسی | خودکار، ایستا؛ ساده، متداول | ولتاژ، CCA، مقاومت داخلی، بدون ظرفیت |
| برداری | چندین فرکانس و جریان؛ مقایسه با بردار. | خودکار، ایستا؛ استفاة کمتری دارد | ایضا؛ً پیچیده‌تر همراه با مزایای کم |
| اسپکترو | EIS را با مدلسازی پیچیده ترکیب می‌کند؛ داده‌ها را ترکیب می‌کند تا ظرفیت، CCA و SoC را به دست آرود. | باتری‌های سربی و لیتیومی | CCA، ظرفیت و SoC را با سنجه‌های مناسب ارائه می‌کند. |
جدول 1: روش‌های جمع‌آوری داده‌ها برای تست سریع باتری
این جدول روش‌های اسکالر، برداری و اسپکترو را با هم مقایسه کرده که طیف‌نمایی امپدانس الکتروشیمی را با مدلسازی پیچیده ترکیب می‌کند.
ماتریس
ماتریس یک جدول جستجوی چند بعدی است که موارد به دست آمده با آن مقایسه می‌شوند. تشخیص متن، تشخیص اثر انگشت و تصویربرداری بنابر اصل مشابهی عمل می‌کنند. در تحلیل باتری اساساً برای برآورد ظرفیت از سنجه‌ها استفاده می‌شود؛ اما CCA و سطح شارژ هم از ماتریس استفاده می‌کنند.
اسپکترو ظرفیت ۸ باتری از ۱۰ باتری و CCA مربوط به ۹ باتری از ۱۰ باتری را به درستی پیش‌بینی می‌کند. ترکیب این دو دسته‌بندی نسبت به واحدهای اندازه‌گیری مجزای CCA بهبود قابل توجهی را در دقت تست ارائه می‌کند. بیشتر تسترهای مقاومتی برآوردهایی را برای سطح سلامت ارائه می‌کنند که صحتی بیشتر از ۵ باتری از ۱۰ باتری ندارند، نتیجه‌ای که میتوان آن را با احتمال پرتاب یک سکه مقایسه کرد. بسیاری از تکنسین‌های سرویس‌دهی از نرخ پایین برآورد آگاه نیستند چون اعتبارسنجی‌های آزمایشگاهی به‌ندرت انجام می‌شود.
تمایل به دقت‌های بالاتر وجود دارد اما نتیجة بهتر زمانی به دست می‌آید که نشانه‌های قابل اندازه‌گیری وجود داشته باشند. باتری‌هایی که در حال کار بوده‌اند نتایج قابل اطمینانی را ارائه می‌دهند اما موارد دیگر قالب‌بندی نشده‌اند و یا برای مدت طولانی انرژی ذخیره کرده‌اند. برای اینکه چنین باتری‌هایی را هم با اطمینان تست کنیم، میتوان سنجه‌هایی را تنظیم کرد که شامل موارد غیرعادی است.
سطح شارژ هم نقش مهمی دارد و تستر باید میان شارژ کم و ظرفیت کم تمایز قائل شود. هر دو شرایط عملکرد باتری را کاهش می‌دهند و تشخیص آن‌ها دشوار است. اکثر تسترهای باتری تا ۷۰ درصد سطح شارژ کار می‌کنند؛ اسپکترو تا ۶۰ درصد هم کار می‌کند.
ایجاد یک ماتریس شامل اسکن باتری‌های زیاد با سطوح سلامت مختلف است. هرچه باتری‌های بیشتری در ترکیب ما باشند که مدل یکسانی داشته اما تلفات ظرفیت متفاوتی داشته باشند، ماتریس قدرتمندتر می‌شود. ماتریس مناسب باید شامل نمونه باتری‌های طبیعی با ظرفیت‌هایی از ۵۰ تا ۱۰۰ درصد باشد. میتوان این وضعیت را به پلی دارای ستون‌های زیاد تشبیه کرد که برای حذف نقاط ضعیف زیر پل قرار گرفته‌اند.
این مجموعه باید شامل باتری‌های اقلیم‌های گرم و سرد و با کاربردهای مختلف نیز باشد. برای مثال، باتری راه‌انداز کهنه موجود در تاکسی شهر لاس وگاس نشانه‌های متفاوتی نسبت به باتری خودروی مادربزرگی از شمال آلمان نشان می‌دهد که فقط برای دور زدن با نوه‌اش از خودرو استفاده می‌کند.
بررسی وضعیت باتری‌های تضعیف شده دشوار است. کهنه شدن تحمیلی با سیکل زدن در اتاقک کنترل شده کمک کننده است اما تنش‌های مرتبط با کهنه شدن به طور دقیق ارائه نمی‌شوند و ممکن است نشانه‌های آموخته سیستم را به اشتباه بیندازند. این وضعیت به طور ویژه برای باتری‌های یون لیتیوم مشهود است. گرچه ظرفیت پایین است اما نمودار نایکوئیست از مرجع کهنگی طبیعی به‌عنوان بخشی از مصرف روزانه پیروی نمی‌کند.
پیشنهاد : معرفی انواع باتری لیتیوم یون
ماتریس جامع بهترین گزینه است چون نماینده گروهی از باتری‌ها است. ماتریس‌های جامع اسپکترو برای اکثر باتری‌های خودروها موجود است؛ کاربر فقط مقادیر نامی ظرفیت و CCA را وارد می‌کند. ماتریس جامع به جای خوانش عددی یک دسته‌بندی قبول/رد شدن را بر اساس آستانة ظرفیت مشخص می‌کند. این راهکار برای بیشتر پرسنل سرویس‌دهی قابل قبول است چون تصمیم‌گیری را ابزار کار انجام می‌دهد و عدم‌قطعیت‌ها و دخالت‌های مشتری را حذف می‌کند.
خلاصه
باتری باید بررسی‌های متعددی را پشت سر بگذارد، درست همانطوری که یک پزشک با چندین تست یک بیمار را بررسی می‌کند تا علایم بیماری را پیدا کند. اگر فقط فشار خون یا دمای بدن اندازه‌گیری شود، ممکن است یک بیماری بسیار مهم از چشمان تیز‌بین پزشک دور بماند. پزشکان برای ارزیابی داده‌ها به‌خوبی آموزش دیده‌اند اما اکثر پرسنل تست باتری دانش یکسانی ندارند و تنها می‌خواهند از سلامت یا مرگ باتری آگاه شوند. دستگاه‌های تست باتری نمی‌توانند جزییات علایم تمام بیماری‌های باتری را مشخص کنند. کاربر باتری باید بداند که تستر ابزار تست جامعی نیست و فقط یک دستگاه برآوردگر است که برای بخشی از باتری‌ها طراحی شده است.
