Независимое тестирование аккумуляторов AKBTEST.RU
Тестируем аккумулятор Vektor HR12-34W
Тестируем карбоновый аккумулятор WBR GPC12-100K
Так ли хорош Carbon VPBC компании «Вектор-Баттери»
О «замечательном» гелевом аккумуляторе Delta GEL 12-33
Хитрости ДЕЛЬ-ЦОВ предлагающих Security Force
Prometeus PE1207. Думали «ОГОНЬ», а получилось «ОБМАН».
Запрет использования аккумуляторов Delta в APС
Тестирование мото аккумуляторов для снегоходов и квадроциклов 12В 20Ач
О «Замечательном» аккумуляторе Контакт КТ 12-7 небезызвестного продавца Пауэрконцепт
Что такое карбоновый аккумулятор?
Можно ли восстановить аккумулятор?
Сравнение ССА
Новое тестирование аккумуляторов Security Force
ВСТРЕЧАЙТЕ АККУМУЛЯТОР OPTIMUS OP12-7
ОПТИМУС, НО НЕ ПРАЙМ
О Российском «производителе» аккумуляторов
ООО Балтийская Энергетическая Компания
Внимание: остерегайтесь подделки!
О «российском» производителе аккумуляторов VOLTA
Тестирование аккумуляторов прибором Skat-T-Auto
Стекло вместо свинца
Тестирование аккумуляторов 7Ач 12В для систем пожарно-охранной сигнализации
Устройство VRLA аккумуляторов технология AGM (Absorbent Glass Mat)
Устройство аккумуляторов GroE
Устройство аккумуляторов OGi (Varta-Block)
Устройство аккумуляторов OPzS
Сравнение аккумуляторов Ventura и Volta,
емкостью 7 Ач.
Вскрываем аккумулятор VISION CP1270
Нихао! Аккумулятор VOLTA!
Новинка в «качестве» аккумуляторов
История развития аккумуляторов
Основные поставщики аккумуляторов в Россию
Основные производители акб
Срок службы аккумулятора
О качестве аккумуляторов SF (Security Force)
Не все то золото, что блестит…
Классификация аккумуляторов
Причуды маркетинга или магия больших чисел
О не GEL аккумуляторах RED ENERGY
Тестирование аккумуляторов 12В 7Ач для UPS
Тестирование аккумулятора Security Force SF1212. Или как пенопласт начал накапливать энергию))).
Тестирование двух аккумуляторов Security Force SF 1207 как обманывают потребителей
Обзор выступлений на конференции СПРЭС –2016
Краткий анализ технических характеристик аккумуляторных батарей DELTA DTM1207, DELTA HR12-7,2, Leoch LP12-7.
2 и CSB GP1272
«Пенопластовые» аккумуляторы в светильниках
CSB VS YUASA
Тестирование аккумуляторов 12В 12Ач
Тестирование фронт-терминальных аккумуляторов 12V 155-165Ач
Аккумуляторы Delta серия GX или Жил был «GEL»
Новая технология по облегчению веса аккумулятора
Тест автомобильных АКБ | Логический Элемент ⚡ Зарядные устройства для аккумуляторов
Восемнадцать моделей аккумуляторных батарей номинальной емкостью 55 ампер-часов, каждая в трех экземплярах — 825 килограммов общей массы и 2970 ампер-часов суммарной емкости! А если бы мы соединили все эти батареи последовательно, то получили бы напряжение более семисот вольт…
Но у нас были другие планы. С помощью специалистов испытательной лаборатории свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных батарей ОАО «Научно-исследовательский и технологический институт стартерных аккумуляторов», аккредитованной Госстандартом, мы решили выяснить, какие из этих моделей лучше, а какие хуже справляются со своими обязанностями.
Испытатели выдвинули жесткое условие — отбирать для теста только «свежие» батареи, с момента выпуска которых прошло не больше трех месяцев. Ведь лежа на прилавках или на складах магазинов дольше, они успевают подвергнуться действию саморазряда. Кроме того, отсутствие нормальных циклов разряда и зарядки, которым батарея подвергается при эксплуатации на автомобиле, негативно сказывается на состоянии электролита и свинцовых электродов и снижает фактическую емкость.
Кстати, при сертификации аккумуляторных батарей требования к сроку выпуска по ГОСТу еще строже — они должны быть выпущены не более чем за 30 суток до начала испытаний.
Но попробуйте найти в магазине «свежую» трехмесячную батарею! Во-первых, многие из батарей, которые мы были готовы приобрести, были выпущены и полгода, и год назад. Во-вторых, на многих марках дата изготовления попросту отсутствовала — причем не только на отечественных, но и на импортных. Действовать приходилось, как в детективах. Мы требовали у продавцов транспортные накладные, в которых стояли точные отметки о дате отгрузки партии батарей с завода, или копии таможенных деклараций — чтобы узнать, когда товар пересек границу России…
И, конечно, мы интересовались наличием так называемого сертификата соответствия.
Несколько дней, проведенных в разъездах по магазинам Москвы и Подмосковья, принесли немалый улов — 18 наиболее распространенных марок аккумуляторных батарей емкостью 55 ампер-часов (мы выбрали эту «размерность» как наиболее актуальную в России). Каждая из батарей приобреталась в количестве трех штук — согласно требованиям ГОСТ 959-91 «Батареи свинцовые аккумуляторные стартерные напряжением 12 В для автомобильной и мотоциклетной техники».
Из отечественных марок мы приобрели АкТех из Свирска Иркутской области, батареи с «автобусным» названием ПАЗ — именно так сокращается название Подольского аккумуляторного завода. Купили мы и Катод из Санкт-Петербурга. Под маркой Tyumen Battery («Тьюмен бэттери») теперь продается продукция Тюменского аккумуляторного завода.
В белорусском Пинске на заводе Полесские аккумуляторы налажен выпуск батарей Зубр по технологии американской фирмы Centra — мы купили и их. Кроме того, список «отчасти наших» пополнили батареи Пауэр Интернэшнл, которые по заказу и техническим условиям одноименной московской компании производят на заводах в разных странах. Так, к примеру, купленные нами батареи Пауэр Интернэшнл серии Bronze оказались родом из Южной Кореи.
Теперь о стопроцентных «иностранцах». Родом из Германии батареи Kraft и Varta серии Blue Dynamic. Bosch серии Silver сделан в Испании. Две известные марки из Словении — Topla и Black Horse. Честь итальянской марки Fiamm отстаивали батареи серии Base System. Кроме того, купили мы и две очень популярные в нашей стране батареи — турецкий Mutlu и испанский Tudor.
Завершил список Bost из Южной Кореи.
Все батареи мы разделили на три группы — малообслуживаемые, необслуживаемые и необслуживаемые «кальциевые». Об этом стоит рассказать поподробнее.
Теперь уже почти никто не выпускает старых «черных» батарей, названных так из-за характерного цвета эбонитовых корпусов. Они были «полностью обслуживаемыми» — часто требовали долива дистиллированной воды, так как она интенсивно выкипала при заряде батареи из-за повышенного содержания сурьмы в свинцовом сплаве токоотводов электродов (до 6,5% в положительном и до 7,5% в отрицательном). Потом появились так называемые малообслуживаемые батареи с уменьшенным до 2—3% содержанием сурьмы — пониженную механическую прочность малосурьмянистых сплавов научились компенсировать, выпуская электроды иной конструкции и добавляя легирующие компоненты — мышьяк, олово, медь, серу и селен. Газовыделение при заряде малообслуживаемых батарей ниже, но долив дистиллята все-таки требуется.
Однако прогресс не стоял на месте — появились необслуживаемые батареи.
Запас электролита над пластинами у них больше — вместе с пониженными темпами «выкипания» это позволяет производителям гарантировать больший срок службы, чем у батарей малообслуживаемых. Необслуживаемые батареи делятся на два класса — гибридные и кальциевые. Токоотводы положительных электродов гибридных батарей для уменьшения газовыделения сделаны из низкосурьмянистых свинцовых сплавов (содержание сурьмы — менее 2%). А токоотводы их отрицательных электродов сделаны из свинцово-кальциевых сплавов.
Ну а у кальциевых батарей токоотводы обоих электродов сделаны из бессурьмянистых свинцово-кальциевых сплавов с добавками олова, алюминия и иногда серебра.
Каковы недостатки и достоинства батарей разных типов? Малообслуживаемые относительно недороги, но все же требуют периодического контроля за уровнем электролита. Необслуживаемые дороже, зато рассчитаны минимум на пять лет службы вообще без какого-либо ухода — в их корпусах часто даже не делают пробок. А необслуживаемые кальциевые батареи благодаря еще более низкому газовыделению должны служить пять-семь лет — тоже вообще без какого-либо ухода.
Но «кальциевые» батареи больше, чем низкосурьмянистые, боятся глубоких разрядов — если несколько раз подряд полностью разрядить такой аккумулятор, то он может выйти из строя.
В нашем тесте малообслуживаемых батарей всего две — это Bost и Fiamm. Зато необслуживаемых аккумуляторов много: ПАЗ, Пилот, Tyumen Battery, Buran, Зубр, Black Horse, Kraft и Пауэр Интернэшнл. Группу «кальциевых» аккумуляторов составили Катод, Титан, Mutlu, Topla, Varta и Bosch. Причем последние две батареи оказались самыми «продвинутыми» — с добавками серебра.
Сначала мы обмерили и взвесили все батареи. Самыми легкими оказались «кальциевые» батареи Topla, Mutlu и Титан. А самыми тяжелыми — Buran, Tyumen Battery и ПАЗ.
Кстати, батареи из Подольска, Саратова и Тюмени не имеют ручек. А вот остальные 15 батарей мы в полном соответствии с ГОСТом проверили на разрывной машине — на прочность крепления ручек. Выдержали все.
Затем у всех образцов проверили плотность электролита — она должна составлять не менее 1,26 г/см3.
После этого все батареи зарядили током в 5,5 ампер до полной готовности.
Первое серьезное испытание — проверка фактической емкости батарей при 20-часовом режиме разряда. Их помещают в специальную водяную ванну, где во время всего теста поддерживается постоянная температура — 25 градусов. Батарею начинают разряжать постоянным током в 2,75 ампер — и фиксируют время падения напряжения на выводных клеммах до 10,5 вольт. Фактическая емкость батареи вычисляется как произведение контрольного времени разряда и разрядного тока.
Пять марок батарей это испытание не выдержали. Но если у испанской марки Тudor номинальной емкости не показал лишь один образец из трех, то среди батарей Fiamm до номинала не дотянули два, а у батарей Kraft, Black Horse и Титан — все три образца! Скорее всего, продавцы нас все-таки обманули и продали нам старые, лежалые батареи.
Все остальные марки с запасом выдали заявленные 55 ампер-часов номинальной емкости. Явными лидерами по фактической емкости стали необслуживаемые ПАЗ, Пилот, Tyumen Battery, Buran, Пауэр Интернэшнл, малообслуживаемый Bost и кальциевые Катод, Bosch, Mutlu, Тopla и Varta.
Второй вид испытаний по ГОСТу — имитация холодного пуска, то есть проверка токоотдачи при низких температурах. Сначала предварительно заряженные батареи 24 часа выдерживают в морозильной камере при температуре –18°С, а затем разряжают предписанным ГОСТом стартерным током — 255 ампер.
Что требуется от батареи, чтобы выдержать испытание холодным пуском? Во-первых, через 30 секунд непрерывного разряда напряжение на клеммах не должно быть ниже 9 вольт. А во-вторых, в живых батарея должна продержаться как минимум две с половиной минуты — за это время напряжение не должно упасть ниже 6 вольт. После достижения шестивольтовой отметки разряд прекращают — крутить стартер батарея будет уже не в состоянии.
«Холодный» тест по ГОСТу отлично выдержали 11 батарей — ПАЗ, Пилот, АкТех, Титан, Катод, Зубр, Tyumen Battery, Bosch, Bost, Пауэр Интернэшнл и Tudor. Но мы на этом не остановились. Дело в том, что в Европе действуют нормы EN 60095-1, требования которых по холодной токоотдаче существенно отличаются от отечественных.
Остаточное напряжение после 10-секундного европейского «холодного» теста не должно падать ниже 7,5 вольт. А что касается времени падения до шестивольтового порога, то правилами предусмотрены два варианта — «мягкий» и «жесткий». Для батарей, предназначенных для эксплуатации в регионах с мягким и умеренным климатом, норматив падения напряжения до 6 вольт — 90 секунд.
С европейским холодным пуском по умеренным требованиям не справились лишь Black Horse и Kraft — скорее всего, тоже из-за большого срока хранения купленных нами конкретных батарей. А вот после «жесткого» теста отсев произошел заметный — более двух с половиной минут продержались лишь 9 батарей. Что приятно, пять из них — это отечественные АкТех, ПАЗ, Пилот, Tyumen Battery и Катод. А из импортных «жесткий» холодный пуск обеспечили лишь Пауэр Интернэшнл, Tudor, Varta и Bosch.
К сожалению, батареи Титан, Buran и Bost в этом испытании не участвовали — производители не указали для них токов холодной прокрутки по европейским нормам. Видимо, ковровцы и нижегородцы, так же, как и корейцы, не планируют импорта своих батарей в Европу.
Правда, тогда непонятно, почему все этикетки на аккумуляторе Buran написаны по-английски. Есть лишь одна русскоязычная надпись — название завода!
Последнее испытание — так называемая наработка циклированием. Это самый сложный, трудоемкий и дорогой тест. Ведь он состоит из пяти недельных циклов непрерывной зарядки и разрядки батарей токами разной величины в заданной последовательности и при разных температурах — от +40°С до –18°С! Батарея должна выдержать пять таких недельных циклов, после чего напряжение на ее клеммах на 30-й секунде стартерного заряда при температуре –18°С и токе 255 ампер не должно упасть ниже 7,2 вольт. Фактически это ускоренный ресурсный тест, каждая неделя которого имитирует приблизительно один год жизни батареи в реальных условиях.
До ресурсного теста добрались 12 марок. Допуском к участию в нем согласно ГОСТу стало выполнение батареями нормативов в емкостном и обоих холодных испытаниях. Не получили его Титан, Black Horse, Fiamm, Kraft, Multu и Topla.
Tudor представляли лишь два образца — один отсеялся во время проверки фактической емкости батарей. А марку Varta остался защищать только один образец.
Честно говоря, во время ресурсного теста мы ожидали серьезного отсева. Но за полтора месяца циклов заряда-разряда раньше времени отказали всего две батареи — по одному образцу от марок Buran и Катод. А лучше всех ресурсный тест выдержали АкТех, ПАЗ и Пауэр Интернэшнл — их электрические характеристики после пяти недель наработки циклированием существенно выше, чем у батарей других марок.
Итак, шесть марок аккумуляторных батарей прошли все испытания без единого замечания в полном составе. Среди лидеров четверо «россиян» — это ПАЗ, Пилот, Актех и Тyumen Battery, — а также испанский Bosch и сделанный в Южной Корее Пауэр Интернэшнл. На ступеньку ниже с отметкой «хорошо» — Bost, Зубр, Buran, Катод и Varta. Четыре марки — Титан, Multu, Topla и Tudor — заработали удовлетворительные оценки. А «неуд» — у батарей Black Horse, Fiamm и Kraft.
Теперь давайте вернемся к вопросу о достоинствах и недостатках батарей разных типов. Смотрите: среди шести «отличников» ни одной малообслуживаемой, пять необслуживаемых батарей — и лишь одна «кальциевая». Выходит, не зря специалисты предупреждают о том, что «кальциевые» аккумуляторы нельзя подвергать глубоким разрядам!
Итак, наши рекомендации. Для отечественных машин и для подержанных иномарок подойдут и малообслуживаемые, и необслуживаемые батареи. Но предпочтительней все же малообслуживаемые батареи. Они не столь чувствительны к перезаряду, нежели малообслуживаемые, и в то же время в состоянии выдерживать глубокий разряд — например, во время длительной работы стартера зимой, когда мотор отказывается заводиться с первой попытки. При этом контролировать уровень электролита надо будет не чаще одного-двух раз в год.
А вот владельцам новых иномарок, у которых проблем с пуском мотора быть не должно, мы наряду с необслуживаемыми батареями можем порекомендовать и «кальциевые».
Ведь при отсутствии глубоких разрядов они будут служить очень долго — в полтора-два раза дольше необслуживаемых.
| Фактическая емкость аккумуляторных батарей при 20-часовом режиме разряда, Ач | |||
| Норма | не менее 55 | ||
| Номера образцов | 1 | 2 | 3 |
| АкТех-Байкал | 57,3 | 57,6 | 57,2 |
| Buran | 58,6 | 61,6 | 61,3 |
| Зубр | 55,0 | 56,0 | 56,9 |
| ПАЗ | 57,8 | 58 | 63,4 |
| Катод | 60,8 | 60,5 | 57,7 |
| Пилот | 57,2 | 58,2 | 61,5 |
| Титан | 47,1 | 46,0 | 47,1 |
| Tyumen Battery | 58,9 | 60,3 | 62,3 |
| Bosch Silver | 59,5 | 59,6 | 58,6 |
| Bost | 64,9 | 57,9 | 64,4 |
| Black Horse | 54,4 | 53,5 | 54,3 |
| Fiamm Base System | 51,6 | 51,8 | 57,3 |
| Kraft | 48,1 | 51,6 | 47,3 |
| Mutlu | 59,5 | 58,6 | 58,6 |
| Пауэр Интернэшнл | 58,8 | 59,2 | 59,1 |
| Topla | 59,1 | 58,4 | 58,8 |
| Tudor | 57,2 | 49,6 | 55,9 |
| Varta Blue Dynamic | 57,2 | 55,9 | 59,3 |
Выделены значения, не соответствующие нормативу. | |||
| Электрические характеристики в стартерном режиме при температуре –18°С и токе разряда 255 А (по ГОСТ 959-91) | ||||||
| Напряжение через 30 секунд разряда, В | Продолжительность разряда до 6 вольт, минут | |||||
| Норма | не менее 9 | не менее 2,5 | ||||
| Номера образцов | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| АкТех-Байкал | 9,5 | 9,7 | 9,7 | 2,6 | 2,8 | 2,7 |
| Buran | 8,7 | 8,7 | 8,7 | 3,2 | 3,2 | 3,3 |
| Зубр | 9,1 | 9,1 | 9,0 | 2,8 | 2,7 | 2,8 |
| ПАЗ | 9,7 | 9,7 | 9,7 | 2,9 | 2,6 | 3,1 |
| Катод | 9,6 | 9,7 | 9,6 | 2,9 | 2,5 | 3,0 |
| Пилот | 9,3 | 9,2 | 9,4 | 2,9 | 3,0 | 3,1 |
| Титан | 9,6 | 9,6 | 9,6 | 3,0 | 2,8 | 2,8 |
| Tyumen Battery | 9,0 | 9,0 | 9,0 | 2,6 | 2,9 | 2,9 |
| Bosch Silver | 9,4 | 9,4 | 9,4 | 2,8 | 2,9 | 2,7 |
| Bost | 9,0 | 9,1 | 9,0 | 2,7 | 2,8 | 2,6 |
| Black Horse | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 1,9 | 2,3 | 1,9 |
| Fiamm Base System | 9,2 | 9,0 | 9,1 | 2,2 | 2,2 | 2,4 |
| Kraft | 8,8 | 8,8 | 8,7 | 1,0 | 1,3 | 0,9 |
| Mutlu | 9,5 | 9,6 | 9,5 | 2,3 | 2,0 | 1,8 |
| Пауэр Интернэшнл | 9,3 | 9,3 | 9,4 | 3,3 | 3,4 | 3,2 |
| Topla | 9,8 | 9,7 | 9,7 | 2,3 | 2,1 | 2,3 |
| Tudor | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 2,8 | 2,7 | 2,9 |
| Varta Blue Dynanic | 9,4 | 9,5 | 9,5 | 2,1 | 2,2 | 2,6 |
Выделены значения, не соответствующие нормативам. | ||||||
| Электрические характеристики в стартерном режиме при температуре –18°С и разряде током холодной прокрутки, рекомендованным производителем (по EN 60095-1) | ||||||||||
| Ток холодной прокрутки, А | Напряжение через 10 секунд разряда, В | Продолжительность разряда до 6 В, с | Остаточная емкость, Ач | |||||||
| Норма: | ||||||||||
| — умеренные условия эксплуатации | не менее 7,5 | не менее 90 | не регламентирована | |||||||
| — тяжелые условия эксплуатации | не менее 7,5 | не менее 150 | не менее 11 | |||||||
| Номера образцов | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| АкТех-Байкал | 425 | 8,5 | 8,6 | 8,6 | 157 | 160 | 164 | 11,1 | 11,3 | 11,6 |
| Зубр | 475 | 7,1 | 6,9 | 7,0 | 112 | 117 | 117 | 8,8 | 9,2 | 9,2 |
| ПАЗ | 440 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 171 | 161 | 173 | 12,5 | 11,8 | 12,6 |
| Катод | 430 | 8,3 | 8,3 | 8,2 | 169 | 150 | 172 | 12,1 | 11,0 | 12,3 |
| Пилот | 440 | 7,8 | 7,7 | 7,8 | 180 | 185 | 183 | 13,2 | 13,6 | 13,4 |
| Tyumen Battery | 400 | 7,6 | 7,6 | 7,5 | 179 | 193 | 201 | 11,9 | 12,8 | 13,3 |
| Bosch Silver | 420 | 7,8 | 7,9 | 7,9 | 160 | 173 | 164 | 11,2 | 12,1 | 11,5 |
| Black Horse | 475 | 7,4 | 7,3 | 7,4 | 83 | 100 | 87 | 6,5 | 7,9 | 6,9 |
| Fiamm Base System | 420 | 7,6 | 7,3 | 7,3 | 98 | 106 | 115 | 6,3 | 7,4 | 8,0 |
| Kraft | 420 | 7,1 | 7,0 | 7,0 | 58 | 73 | 45 | 4,0 | 5,1 | 3,1 |
| Mutlu | 450 | 8,0 | 8,1 | 8,0 | 109 | 117 | 108 | 8,2 | 8,8 | 8,1 |
| Пауэр Интернэшнл | 420 | 7,8 | 7,8 | 7,8 | 188 | 191 | 181 | 13,1 | 13,3 | 12,6 |
| Topla | 480 | 8,1 | 8,1 | 8,0 | 105 | 95 | 102 | 8,4 | 7,6 | 8,1 |
| Tudor | 470 | 8,1 | 7,9 | 8,1 | 159 | 127 | 158 | 12,4 | 9,9 | 12,3 |
| Varta Blue Dynamic | 420 | 7,9 | 7,9 | 7,9 | 124 | 133 | 161 | 8,6 | 9,3 | 11,2 |
Выделены значения, не соответствующие нормативам даже умеренных условий эксплуатации. | ||||||||||
| У батарей Bost, Титан и Buran токи холодной прокрутки не указаны, поэтому испытания на их соответствие требованиям EN 60095-1 не проводились. | ||||||||||
| Испытания на долговечность (наработка циклированием) | ||||||
| Количество циклов | Напряжение на 30-й секунде стартерного разряда, В | |||||
| Норма | не менее 5 | более 7,2 | ||||
| Номера образцов | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| АкТех-Байкал | 5 | 5 | 5 | 9,1 | 9,0 | 8,8 |
| Buran | 5 | 5 | 3 | 8,4 | 8,5 | менее 6 |
| Зубр | 5 | 5 | 5 | 7,6 | 7,5 | 7,5 |
| ПАЗ | 5 | 5 | 5 | 9,1 | 9,2 | 9,2 |
| Катод | 5 | 2 | 5 | 8,5 | менее 6 | 9,2 |
| Пилот | 5 | 5 | 5 | 8,3 | 8,5 | 8,4 |
| Tyumen Battery | 5 | 5 | 5 | 8,6 | 8,3 | 8,5 |
| Bosch Silver | 5 | 5 | 5 | 9,2 | 8,9 | менее 6 |
| Bost | 5 | 5 | 5 | 8,6 | 8,6 | 8,6 |
| Пауэр Интернэшнл | 5 | 5 | 5 | 9,1 | 9,1 | 9,2 |
| Tudor | 5 | 5 | — | 8,3 | менее 6 | — |
| Varta Blue Dynamic | 5 | — | — | 9,1 | — | — |
Выделены значения, не соответствующие нормативу. | ||||||
01 мая 2010
Дмитрий ШЕВЦОВ
По материалам сайта www.autoreview.ru
BU-901: Основы тестирования аккумуляторов
Не существует практического метода количественной оценки всех состояний аккумулятора в ходе короткого комплексного теста. Состояние здоровья (SoH) нельзя измерить само по себе, его можно только оценить с различной степенью точности на основе имеющихся симптомов. Если симптомы нечеткие или отсутствуют, надежное измерение невозможно. При тестировании аккумулятора необходимо оценивать три показателя SoH:
- Емкость , способность накапливать энергию
- Внутреннее сопротивление , способность отдавать ток и
- саморазряд , отражающий механическую целостность и условия, связанные со стрессом
слабая батарея, чтобы работать хорошо. Точно так же мощная батарея с низким уровнем заряда имеет сходство с аккумулятором, в котором наблюдается потеря емкости.
Характеристики батареи также зависят от недавней зарядки, разрядки или длительного хранения. Эти перепады настроения должны быть четко определены при тестировании батарей.
На рис. 1 показана полезная емкость батареи в объеме, который может быть заполнен жидкостью, постоянная потеря емкости в виде «горной породы», уменьшающей объем, и внутреннее сопротивление в размере отвода, символизирующем ток
Рисунок 1: Концептуальная батарея [1], символизирующая полезную емкость, пустую часть, которую можно пополнить, необратимую потерю емкости как «горное содержание» и кран, символизирующий подачу энергии как часть внутреннего сопротивления.
Ведущим показателем состояния батареи является емкость, показатель, отражающий накопление энергии. Новая батарея должна обеспечивать 100 процентов номинальной емкости. Это означает, что блок на 5 Ач должен отдавать пять ампер в течение 1 часа. Если батарея сядет через 30 минут, то емкость всего 50 процентов.
Емкость также поддерживает гарантийные обязательства с заменой при падении ниже 80 процентов. Самое главное, емкость определяет окончание срока службы батареи.
Свинцово-кислотная емкость начинается примерно с 85 процентов и увеличивается в емкости по мере использования, прежде чем начнется долгое и постепенное снижение (см. BU-701: Как заправить батареи). Литий-ионная батарея начинается с пика и сразу же начинает снижаться, хотя и очень медленно. Аккумуляторы на основе никеля нуждаются в заливке, чтобы достичь полной емкости в новом состоянии или после длительного хранения.
Спецификации устройства производителя основаны на новой батарее. Это состояние является временным и не представляет собой аккумулятор в реальных ситуациях, поскольку выцветание начинается со дня его изготовления. Снижение производительности становится заметным только после того, как блеск нового устройства сходит на нет, а повседневная рутина воспринимается как должное. Аналогией является стареющий человек, чья выносливость начинает истощаться после самых продуктивных лет ( Рисунок 2 )
Мало кто знает, когда нужно заменить батарейку; некоторые заменяются слишком рано, но большинство хранится слишком долго.
Знать, когда заменить батарею, неясно для многих пользователей батарей. На вопрос «На какую емкость вы меняете батарею?» большинство в замешательстве отвечает: «Прошу прощения?» Немногие знакомы с термином «емкость» как с мерой времени работы, и еще меньше знают, что емкость используется в качестве порогового значения для вывода батарей из эксплуатации. Во многих организациях проблемы с батареями становятся очевидными только при увеличении количества поломок, которые могут быть вызваны отсутствием обслуживания батарей.
Выход из строя батареи зависит от приложения. Организации, использующие анализаторы аккумуляторов, обычно устанавливают порог замены на уровне 80 процентов (см. BU-909: Оборудование для тестирования аккумуляторов). В некоторых отраслях аккумуляторы могут храниться дольше, чем в других, и возникает разрыв между «что, если» и экономикой. Сканирующие устройства на складах могут снизиться до 60 процентов, но при этом обеспечить работу в течение всего рабочего дня.
Стартерный аккумулятор в автомобиле все еще хорошо заводится при 40 процентах, но это снижает его.
Любая миссия с батарейным питанием должна быть рассчитана на наихудший сценарий. Хотя производители включают некоторый резерв при указании времени работы, количество редко четко определено. Критические миссии требуют более жестких допусков, и батарею необходимо заменять раньше, чем можно допустить внезапный отказ (см. BU-503: Как рассчитать время работы батареи)
Медицинские и военные устройства считаются критически важными, и батареи часто заменяются слишком рано. Вместо того, чтобы тестировать их, производители устройств предпочитают использовать подсчет циклов или отметку даты для принудительного вывода из эксплуатации. Чтобы охватить все возможные случаи, срок службы на штампе с датой часто ограничивается 2 или 3 годами.
Медицинские работники обнаружили, что у многих аккумуляторов для дефибрилляторов остается более 90% заряда после истечения обязательного 2-летнего штампа даты, что приводит к преждевременной замене совершенно хороших медицинских аккумуляторов.
Несмотря на эти очевидные потери, исследование FDA США показывает, что «до 50 процентов обращений за помощью в опрошенных больницах связаны с проблемами с батареями». Медицинские работники из AAMI (Ассоциации по развитию медицинских инструментов) говорят далее, что «управление батареями стало одной из 10 основных проблем медицинского оборудования» (см. BU:803: Можно ли восстановить батареи)
Еще одно приложение, где важна емкость аккумулятора, — это дрон. С хорошей батареей аппарат может быть рассчитан на полет в течение 60 минут, но если центру управления полетом неизвестно, емкость упала со 100 до 75 процентов, время полета сократилось до 45 минут. Это может разбить автомобиль стоимостью 25 000 долларов, когда потребуется согласовать второй заход на посадку. Отмечая емкость на каждой упаковке в рамках обслуживания батареи, батареи, обеспечивающие близкую к 100-процентной емкости, могут быть назначены для дальних перевозок, в то время как старые батареи могут быть отправлены для более коротких поручений.
Это позволяет полностью использовать каждую батарею и устанавливает разумную политику списания.
Многие аккумуляторы и портативные устройства оснащены датчиком уровня топлива, показывающим оставшуюся энергию. Полный заряд всегда показывает 100 процентов, независимо от того, новая батарея или села. Это создает ложное чувство безопасности, ожидая, что выгоревшая батарея, показывающая, что она полностью заряжена, будет обеспечивать такое же время работы, как и новая. Аккумуляторы с датчиками уровня топлива показывают только SoC, а не емкость.
Отказ батареи случается не только в портативных устройствах. Стартерные батареи в транспортных средствах также стали подвержены отказам. В 2008 году ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club e.V.) заявил, что 40 процентов всех поломок автомобилей на дорогах связаны с аккумулятором. В отчете ADAC за 2013 год говорится, что количество проблем с батареями увеличилось в четыре раза между 19 и96 и 2010.
ADAC, крупнейший автомобильный клуб Европы, далее сообщает, что каждая третья поломка связана либо с разряженной, либо с неисправной батареей.
В отчете, опубликованном German Motorwelt в мае 2013 года, также упоминается, что лишь немногие стартерные аккумуляторы достигают среднего возраста пяти лет, и это касается всех автомобилей. Статистика была получена из более чем четырех миллионов поломок, которые автомобильный клуб ADAC обычно получает за год. В исследование были включены только новые автомобили; служебные транспортные средства старше 6 лет были исключены.
BCI (Международный совет по батареям) сообщает о подобных результатах. Исследование, проведенное в 2010 году техническим подкомитетом BCI, показало, что отказы, связанные с сетью, увеличились на 9 процентов по сравнению с 5 годами ранее. Эксперты подозревают, что более высокие требования к электропитанию в современных автомобилях приводят к более высокому уровню отказов (см. BU-804: Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов). В среднем автомобиль проезжает 13 км (8 миль) в день и в основном в перегруженных городах. Самая частая причина выхода из строя АКБ – недозаряд, развивающаяся сульфатация.
(См. BU-804b: Сульфатация и способы ее предотвращения.) Ключевым фактором является производительность батареи; проблемы в течение гарантийного периода регистрируются как отказ компонентов и снижают удовлетворенность клиентов.
Немецкий производитель роскошных автомобилей сообщил, что каждый второй стартерный аккумулятор, возвращенный по гарантии, не имеет проблем. Немецкий производитель высококачественных стартерных аккумуляторов заявил, что заводской брак составляет лишь 5-7% всех гарантийных претензий. Выход из строя батареи в течение гарантийного срока редко является заводским браком; манера вождения является основной причиной. Тщательная оценка с помощью усовершенствованных приборов для тестирования аккумуляторов, способных отслеживать различные признаки отказа, может значительно снизить количество претензий по гарантии.
В отрасли мобильных телефонов возникают аналогичные проблемы с гарантией на батареи. Говорят, что девять из десяти возвращенных аккумуляторов не имеют проблем.
Вместо того, чтобы устранять жалобы клиентов из-за меньшего, чем ожидалось, времени работы, продавец просто заменяет батарею. Это обременяет поставщика, не решая проблемы; это также может привести к повторным жалобам.
Частично проблема заключается в сложности тестирования аккумуляторов, и это относится к витринам магазинов, больницам, боевым полям и служебным гаражам. Методы экспресс-тестирования батарей, похоже, остались в средневековье, и это особенно очевидно при сравнении достижений на других фронтах. У нас даже нет надежного метода оценки состояния заряда, который в основном основан на подсчете напряжения и кулонов. Оценка емкости, главный показатель работоспособности батареи, остается далеко позади. Измерение напряжения холостого хода и проверка внутреннего сопротивления не дают убедительных доказательств состояния батареи.
Пользователь батареи может спросить: «Почему отрасль так сильно отстает?» Ответ прост: «Диагностика аккумулятора — это сложно».
Как не существует единого аналитического прибора для оценки состояния здоровья человека, так и приборов, позволяющих быстро и надежно проверить состояние аккумулятора. Как и человеческое тело, аккумуляторы могут иметь множество скрытых недостатков, которые нельзя однозначно определить ни одним методом тестирования.
Разряженную батарею легко проверить, и все тестеры дают 100-процентную точность. Задача заключается в оценке батареи в диапазоне производительности 80–100 процентов во время работы. Регулирующие органы изо всех сил пытаются ввести процедуры тестирования аккумуляторов. В основном это связано с отсутствием подходящей технологии, которая может оценить аккумулятор на лету. Батарея помечена как «неуправляемая» не зря; это дает ему иммунитет.
Мир аккумуляторов уделяет много внимания супербатареи, но эта улучшенная батарея неполноценна без возможности проверки производительности во время эксплуатации. Повышение производительности и надежности зависит не только от лучшей батареи, но и от отслеживания производительности по мере ее старения.
Профессор Марк Оразем сравнивает сложность тестирования батареек с индийской сказкой, в которой слепые прикасаются к слону, чтобы узнать, что это такое ( Рисунок 3 ). Поскольку каждый мужчина чувствует только часть тела, между ними возникают разногласия. Тестирование батареи сложно даже для зрячего человека, но прогресс есть. В конце концов, лучшие технологии будут внедрены.
Рисунок 3: Индийская сказка, отражающая сложность оценки состояния батареи История слепых, пытающихся на ощупь определить слона. Сказка дает представление об относительности и непрозрачности предмета, такого как батарея.
Ссылки
[1] Предоставлено Cadex0007
С 2013 по 2020 годы эксперты прогнозируют рост спроса на литий-ионные аккумуляторы в 3,7 раза. Эта растущая зависимость от аккумуляторов требует достижений в диагностике, позволяющих наблюдать за потерей емкости для поддержания надежности по мере ее снижения, выявлять аномалии для предотвращения катастрофических сбоев и прогнозировать окончание срока службы батареи, когда батарея снижается до установленного порога емкости.
Аккумулятор похож на живой организм, который нельзя измерить, его можно только оценить с различной степенью точности на основе имеющихся симптомов. Это имитирует врача, который осматривает пациента, проводя несколько тестов и применяя закон исключения. Методы экспресс-тестирования батарей отстают от других технологий; сложность и неопределенные результаты при тестировании выбросов являются причинами задержки.
Компания Cadex осознает важность диагностики аккумуляторов и добилась значительных успехов в технологиях экспресс-тестирования. Эти разработки формируют строительные блоки для Диагностического управления батареями (DBM) , нового направления, которое инновационные компании преследуют в уходе и обслуживании батарей. Вместо того, чтобы изобретать еще одну новую супербатарею, DBM имеет жизненно важное значение для обеспечения надежности существующих аккумуляторных систем путем мониторинга емкости, главного индикатора работоспособности, а также других параметров.
Емкость представляет накопление 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 батарея имеет различные состояния заряда (SoC) и динамические характеристики, которые влияют на производительность батареи и усложняют экспресс-тестирование.
Хорошо разработанные технологии тестирования аккумуляторов должны распознавать все состояния аккумуляторов и давать надежные результаты, даже если заряд низкий. Это требовательный запрос, так как хорошая батарея, которая заряжена лишь частично, ведет себя так же, как выцветшая батарея, которая полностью заряжена.
Методы испытаний варьируются от снятия показаний напряжения до измерения внутреннего сопротивления импульсным методом или методом импеданса переменного тока, подсчета кулонов и получения снимка химической батареи с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS).
Оценка емкости путем расшифровки химической батареи более сложна, чем цифровой контроль путем подсчета кулонов. Копание в химической батарее включает в себя собственные алгоритмы и матрицы, которые функционируют как справочные таблицы, подобные распознаванию букв или лиц.
Напряжение и внутреннее сопротивление не коррелируют с емкостью и не позволяют эффективно предсказать окончание срока службы батареи, особенно для литий-ионных и свинцово-кислотных систем. Истина кроется в химической батарее. Само по себе цифровое измерение может дать сбой, потому что химические симптомы не представлены.
Вот наиболее распространенные методы проверки аккумуляторов:
| Напряжение | Напряжение аккумулятора отражает состояние заряда в состоянии разомкнутой цепи в состоянии покоя. Одно только напряжение не может оценить состояние батареи (SoH). |
| Омическое испытание | Измерение внутреннего сопротивления позволяет выявить коррозию и механические дефекты, если они высокие. Хотя эти аномалии указывают на окончание срока службы батареи, они часто не связаны с низкой емкостью. Омический тест также известен как тест импеданса. |
| 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 эта услуга требует много времени и вызывает стресс. |
| Экспресс-тест | Общие методы тестирования включают временную область путем активации батареи импульсами для наблюдения за ионным потоком в литий-ионной батарее и частотную область путем сканирования батареи на нескольких частотах. Передовые технологии экспресс-тестирования требуют сложного программного обеспечения с параметрами и матрицами для конкретных аккумуляторов, которые служат таблицами поиска. |
| BMS | Большинство систем управления батареями оценивают SoC путем мониторинга напряжения, тока и температуры. BMS для Li-ion также считает кулоны. |
| Подсчет кулонов | Полная зарядная емкость (FCC) интеллектуальной батареи обеспечивает подсчет кулонов, который относится к SoH. Показания FCC мгновенные, но данные становятся неточными по мере использования, и батарея требует калибровки с полным циклом. |
| Чтение-и-зарядка | Зарядное устройство с технологией RAC считывает SoC аккумулятора с помощью запатентованного алгоритма фильтрации, а затем подсчитывает количество кулонов для заполнения аккумулятора. RAC требует однократной калибровки для каждой модели батареи; Перезарядка хорошего аккумулятора обеспечивает этот параметр, хранящийся в адаптерах батарей. Технология RAC является разработкой Cadex. |
| SOLI | Индикатор State-of-Life оценивает срок службы батареи, подсчитывая общее количество кулонов, которые батарея может отдать за свою жизнь. Новая батарея заводится на 100%; доставленные кулоны уменьшают число до тех пор, пока не будет израсходовано выделение и замена батареи неизбежна. Полная шкала устанавливается путем расчета количества кулонов за 1 цикл на основе спецификаций производителя (V, Ah), а затем путем умножения числа на заданное количество циклов. Разработанный Cadex, SOLI можно использовать в инвалидных колясках, медицинских устройствах, тяговых устройствах и ИБП, устанавливаемых в новом состоянии или добавляемых в качестве модернизации. Беспроводная связь обеспечивает управление автопарком. |
Надежные результаты возможны только при наличии сильных симптомов. Это не всегда возможно, особенно с неформатированными свинцово-кислотными аккумуляторами или аккумуляторами, находившимися на хранении. Хорошая служба вытягивания батареи обычно обеспечивает надежные симптомы с хорошей точностью; показания от слабой батареи могут быть запутаны с противоречивыми результатами. Надежные измерения невозможны, если симптомы нечеткие или отсутствуют, как в случае, если батарея превратилась в картошку.
Это обманывает систему, и батарея становится выбросом. Хорошо разработанные методы экспресс-тестирования должны правильно предсказывать 9батареи из 10. У EIS есть потенциал для дальнейшего продвижения и превосходства других технологий.
В таблице 1 приведены процедуры тестирования наиболее распространенных аккумуляторных систем. Свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторы имеют общие черты в сохранении низкого сопротивления в нормальных условиях. Исключением являются тепловые неисправности и механические неисправности, которые повышают внутреннее сопротивление, а также досрочная замена батареи. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, а частично и первичные аккумуляторы, выявляют окончание срока службы.
Таблица 1: Методы испытаний аккумуляторов для распространенных химических элементов. Свинцово-кислотные и литий-ионные имеют общие черты, сохраняя низкое сопротивление в нормальных условиях; Срок службы никелевых и первичных аккумуляторов истекает по повышенному внутреннему сопротивлению.
При эффективности заряда 99 % литий-ионные аккумуляторы лучше всего подходят для оценки цифровых аккумуляторов. Это помогает при проектировании BMS, позволяя оценивать емкость с помощью подсчета кулонов. Хотя показания мгновенные, необходима периодическая калибровка, чтобы исправить ошибку отслеживания, возникающую при случайном использовании батареи. Для сравнения, батареи на основе никеля имеют низкую эффективность заряда и высокий саморазряд, недостатки, которые могут исказить цифровое отслеживание. При правильных условиях и умеренной температуре свинцово-кислотные батареи достаточно эффективны, но недостаточно хороши, чтобы эффективно использовать кулоновый счет.
Низкая температура снижает эффективность всех батарей и влияет на быстрое тестирование. Хотя батарея может работать при температуре ниже нуля, прием заряда снижается, и время зарядки должно быть увеличено за счет снижения тока. Некоторые зарядные устройства делают это автоматически; если вы не уверены, не заряжайте литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже нуля.
Резюме
Марк Твен сказал: «У меня не было времени написать короткое письмо, поэтому вместо этого я написал длинное». Попытки сделать что-то «коротким» также применяются при разработке диагностического управления батареями. Добавлять функции легко, но сохранить доступную цену — непростая задача. Переход на новые микроконтроллеры с дополнительными интеллектуальными функциями и упрощенной сборкой позволяет реализовать новые функции продуктов, которые были немыслимы несколько лет назад. Но, как намекнул Марк Твен, создание чего-то экономичного требует времени.
Цель состоит в том, чтобы превратить батарею в надежный, безопасный, экономичный и экологически чистый источник энергии. Для этого требуются системы, работающие в фоновом режиме с минимальными накладными расходами и небольшими дополнительными затратами. Цель состоит в том, чтобы полностью использовать каждую батарею и сделать состояние работоспособности прозрачным для пользователя и диспетчера автопарка.