چگونه ظرفیت باتری را اندازه گیری کنیم؟

علی مشایخعلی مشایخ
607 بازدید
چگونه ظرفیت باتری را اندازه گیری کنیم

ظرفیت باتری شاخص اصلی سلامت یک باتری است. اما تخمین آن هنگام استفاده پیچیده است. چرخه شارژ / دشارژ (تخلیه) / شارژ هنوز هم قابل اطمینان ترین روش برای اندازه گیری ظرفیت باتری است. در حالی که باتری های قابل حمل را می‌توان نسبتاً سریع چرخه زد.

اما یک چرخه کامل روی باتری های بزرگ سیلد اسید یا همان سربی اسیدی برای اندازه گیری ظرفیت عملی نیست.

پیشنهادی: باتری سیلد اسید چیست را مطالعه کنید.

SAE مخفف Society of Automotive Engineers به معنای انجمن مهندسان خودرو ظرفیت یک باتری استارتر را توسط Reserve Capacity (RC) مشخص می‌کنند. RC زمان تخلیه را در دقایقی با تخلیه ثابت 25A منعکس می‌کند.

DIN (Deutsches Institut für Normung) و IEC (کمیسیون بین المللی الکتروشیمیایی) باتری را در Ah با تخلیه معمولی با ضریب تخلیه 0.2C (5 ساعت) برای باتری های استارتر علامت گذاری می‌کنند.

باتری 60 آمپر ساعتی در 12 آمپر تخلیه می‌شود. هیچ تبدیل دقیق RC به Ah وجود ندارد اما رایج ترین فرمول RC بر 2 به علاوه 16 تقسیم شده است. یک روش کوتاه تقسیم RC بر 1.9 است.

روش های تخلیه

تصور می‌شود که اندازه گیری ظرفیت باتری با تخلیه دقیق‌ترین روش است. اما این مورد همیشه و مخصوصاً در مورد باتری های سیلد اسید صدق نمی‌کند. حتی هنگام استفاده از تجهیزات بسیار دقیق در محیط کنترل شده دما و پیروی از استانداردهای شارژ و دشارژ تعیین شده، تغییراتی بین آزمایش های یکسان وجود دارد.

دلیل این موضوع به طور کامل درک نشده است. مگر اینکه بدانیم که باتری ها دستگاه های الکتروشیمیایی هستند که خصوصیاتی شبیه انسان دارند. سطح ضریب هوشی ما نیز بسته به زمان روز و سایر شرایط متفاوت است. شیمی های مبتنی بر لیتیوم و نیکل نتایج ترشحات سازگارتری نسبت به سیلد اسید ارائه می‌دهند.

طبق آزمایش‌های انجام شده در آزمایشگاه های Cadex، 91 باتری استارتر را با سطح عملکرد متنوع بررسی کردند و نتایج در شکل 1 رسم شده است. محور x افقی باتری ها را از ضعیف به قوی نشان می‌دهد و محور عمودی y نشان دهنده ظرفیت است. این آزمایشات با اعمال یک شارژ کامل و یک استراحت 24 ساعته، از استانداردهای SAE J537 پیروی کرده و به دنبال آن تخلیه 25A تنظیم شده تا 10.50 ولت (1.75 ولت در سلول) انجام شد. نتایج در الماس نشان دهنده آزمون 1. آزمون در شرایط یکسان تکرار شد و ظرفیت‌های نشان داده شده در مربع مشخص کننده آزمون 2. فقط در طی چند روز از یکدیگر انجام می شود. آزمون 1 و 2 به طور متوسط به میزان +/- 15 درصد ظرفیت متفاوت است. سایر آزمایشگاه ها نیز اختلافات مشابهی را مشاهده می‌کنند.

سطح عملکرد ظرفیت باتری

شکل 1: نوسانات ظرفیت در دو تست شارژ / دشارژ یکسان 91 باتری استارت. ظرفیت ها +/– 15٪ بین آزمون 1 و آزمون 2 تفاوت دارند. آزمایشات مطابق با SAE J537 انجام شده است.

هنگام ارزیابی نتایج تست باتری، این سؤال مطرح می شود: “این نتایج بر اساس کدام استاندارد مقایسه می شوند؟” اگر با چرخه شارژ / تخلیه کلاسیک انجام شود دارای دقت زیادی نیست یا فناوری های مدرن آزمون که هیچ معیاری ندارند و دانشمندان ممکن است بپرسند: “کدام روش دقیق تر است؟ روش تخلیه / شارژ یا سایر فناوری های در حال تکامل؟” این یک سوال مهم است. زیرا فناوری های جدید در حال ظهور هستند که آزمایش باتری فقط چند ثانیه طول می‌کشد.

روش های غر تهاجمی

Spectro ™ (توسط Cadex) از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی چند مدل (EIS) استفاده می‌کند که با فرایند اسکن در چند ثانیه سلامت باتری را بررسی می‌کند. این فناوری غیر تهاجمی EIS را با مدلسازی پیچیده برای تخمین ظرفیت، CCA و SoC با کمک ماتریس، که به عنوان جداول جستجو نیز شناخته می‌شود، ترکیب می کند. هم اکنون به چگونگی کارکرد آن می‌پردازیم:

یک سیگنال سینوسی از فرکانس های متعدد با چند میلی ولت به باتری تزریق می‌شود. پس از فیلتر دیجیتال، سیگنال استخراج شده یک طرح Nyquist را تشکیل می‌دهد که بر روی آن مدل های مختلف الکتروشیمیایی سوار می‌شوند. Spectro بهترین مدل های تطبیق را انتخاب می‌کند. ماکت های نامناسب رد می‌شوند. همجوشی داده ها سپس مقادیر پارامترهای کلیدی را برای استخراج از ظرفیت و تخمین CCA به هم مرتبط می کند. شکل 2 روند ثبت اختراع را به روشی ساده نشان می دهد.

نمودار اسپکترو

شکل 2 Spectro E ترکیبی از EIS و مدل سازی پیچیده برای تخمین ظرفیت باتری و بهبود اندازه گیری CCA است. یک سیگنال سینوسی طرح Nyquist را تولید می کند. همجوشی داده ها مقادیر پارامترهای کلیدی را برای تخمین ظرفیت و CCA مرتبط می کند.

طرح نیکویست توسط هری نیکیست (1976-1889) در حالی که در آزمایشگاه های بل بود اختراع شد. این پاسخ فرکانس یک سیستم خطی را نشان می‌دهد که دامنه و زاویه فاز را در یک نمودار واحد با استفاده از فرکانس به عنوان پارامتر نشان می‌دهد. محور x افقی یک طرح Nyquist امپدانس اهم واقعی را نشان می دهد در حالی که محور y عمودی نشان دهنده امپدانس خیالی است.

ظرفیت باتری در مقابل شاخص CCA

باتری های استارتر دو مقدار متمایز دارند. شاخص CCA و ظرفیت باتری. این دو شاخص دو مقدار متفاوت را نشان می‌دهد؛ یکی نمی‌تواند دیگری را پیش بینی کند و همبستگی بین این دو تقریباً وجود ندارد. مگر اینکه شاید در اواخر عمر باتری باشد.

پیشنهادی: ردیابی ظرفیت و مقاومت باتری را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)

بیشتر آزمایش کنندگان سریع مقاومت داخلی را بررسی می‌کنند و تقریب شاخص CCA را انجام می‌دهند. خواندن مقاومت باتری نسبتاً ساده است. اما این به تنهایی نمی‌تواند ظرفیت را پیش بینی کند و همچنین نمی‌تواند زمان تعویض باتری را تعیین کند. زیرا ویژگی پایان عمر در درجه اول مربوط به ظرفیت است. بیشتر باتری های استارتر موتور را با ظرفیت بسیار کمی لنگ می‌زنند. وقتی ظرفیت به کمتر از 30 درصد برسد، ممکن است یک شکست ناگهانی رخ دهد.

بعضی از تسترهای باتری ، از جمله Spectro، با افزایش میزان خواندن اهم، “مقاومت بالا” را نشان می‌دهند. این خرابی معمولاً مربوط به آسیب گرمایی است. یک باتری شروع کننده یک مقدار mOhm تک رقمی را منعکس می‌کند که توسط R1 در مدل Randles در سمت راست نشان داده شده است.

پیشنهادی: نحوه اندازه گیری مقاومت داخلی را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)

باتری هایی که مقاومت بالایی دارند، مقامت دو رقمی منتقل را نشان می‌دهد و این می‌تواند ناشی از این شرایط باشد:

  1. سطح الکترولیت پایین (پیشنهادی: تخریب باتری را مطالعه کنید.)
  2. طبقه بندی الکترولیت (پیشنهادی: تخریب باتری را مطالعه کنید.)
  3. سولفاتاسیون الکترودها (پیشنهادی: سولفاته شدن باتری را مطالعه کنید.)
  4. اتصالات جوش بد یا خراب صفحات جمع شده و ستونها
  5. ترک خوردگی صفحه جمع کننده (پیشنهادی: تخریب باتری را مطالعه کنید.)
  6. اتصال باتری ضعیف در گیره ها یا داخلی باتری

R1 مقاومت الکترولیتی را نشان می‌دهد که تحت تأثیر موارد 1 و 2 بالا است. موارد 3 تا 6 مربوط به R1 مقاومت الکترولیتی ایجاد شده توسط الکترولیت کم و / یا طبقه بندی اسیدی است که در موارد 1 و 2 شرایط ذکر شده در بالا منعکس شده است. موارد 3 تا 6 مربوط به سولفاتاسیون، خوردگی و مقاومت در برابر تماس از پست های باتری به الکترودها و همچنین الکترودها به الکترولیت است.

مدار موازی R2/C مقاومت و سرعت انتقال بار را نشان می‌دهد. این انرژی مورد نیاز برای غلبه بر سد احتمالی رابط الکترود-الکترولیت را نشان می‌دهد. یون درون الکترولیت را فعال می‌کند و در نتیجه الکترون ها از الکترود به ترمینال ها منتقل می‌شوند. در باتری ضعیف ، مقاومت سد بالاتر از باتری خوب با ظرفیت بالا است. شاخه R2/C راز تخمین ظرفیت را دارد و با شرایط مکانیکی بیشتر در R1 متفاوت است.

توانایی جدا کردن اجزای منفرد در مدل Randles، همانطور که Spectro ™ انجام می‌دهد. ارزیابی باتری را بهبود می‌بخشد که تعویض باتری را کاهش می‌دهد. به ویژه در دوره ضمانت. “Resistance High” باتری کم شارژ را از باتری که دارای نقص واقعی است متمایز می کند. این آزمایش را می توان با یک بار شارژ جزئی انجام داد.

“این مقدارها چقدر دقیق هستند؟” مکانیک اتومبیل می پرسد. این به باتری بستگی دارد. فقط در صورت وجود علائم واضح ، می توان خطا را با اطمینان تشخیص داد. یک باتری جدید یا باتری ذخیره شده می تواند به محاسبه ظرفیت تبدیل شود. با باتری “در حال کار” که از سرویس خارج می شود ، بهترین نتایج حاصل می شود. دقت نیز بر اساس کیفیت ماتریس است.

پیشنهادی: آزمایش باتری های اسید سرب ، ماتریس را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)

اگرچه ظرفیت باتری و شاخص CCA به وضوح روی باتری مشخص شده است، اما این مقادیر همیشه درست نیستند. CCA برخی از باتری های استارتر بالاتر یا پایین تر از نشان داده شده است. فقط تولید کننده می داند. به دلیل هزینه زیاد، آزمایش CCA به ندرت با فروش باتری انجام می‌شود. علاوه بر این، باتری های چرخه عمیق در هنگام جدید بودن میزان کم خواندن را نشان می دهند و این می تواند منجر به بازگشت گارانتی شود. با فرمتی که باتری با استفاده از آن قالب می شود ، مقادیر افزایش می یابد.

پیشنهادی: نحوه آماده سازی باتری را مطالعه کنید.

منابع

باتری یونیورسیتی

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر
دسته بندی مبانی باتری
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عضویت در خبرنامه

با عضویت در خبرنامه از آخرین پیشنهادها و تخفیف های ما زودتر از بقیه با خبر شوید!

نمادهای ما

logo-samandehi
سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت
question