Как измерить ёмкость аккумулятора
Содержание:
- Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
- Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
- Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея.
Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).
Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда.
Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.
Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда.
В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.
Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.
Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора.
Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.
Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.
Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.
После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия.
Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.
Читайте также:
- Аккумуляторы для ИБП. Классификация
- Восстановление и тренировка аккумуляторов
- Особенности гелевых аккумуляторов
Как проверить заряд и емкость автомобильного аккумулятора? ✔️
Часто автолюбители сталкиваются с ситуацией в необходимости диагностики работоспособности аккумулятора на транспортном средстве, но зачастую не понимают в этом ничего.
В большинстве инструкций предполагается измерить плотность электролита, измерить напряжение аккумулятора и провести нагрузочное тестирование с помощью нагрузочной вилки. Но как правило ни ареометра, ни вольтметра, ни нагрузочной вилки нет.
Использование ареометра для измерения плотности электролита связано с риском облиться кислотой, испачкаться, а также в целом плотность не дает наглядной и полной информации о состоянии батареи.
Измерение напряжение дает информацию о степени заряда аккумулятора и необходимости в его заряде. Но дело в том, что есть ощутимая разница между новой заряженной батареей и БУ заряженной батарей – они вырабатывают различный пусковой ток, а также разряжаются с разной скоростью.
Обратим внимание на следующие иллюстрации.
Заряженная и разряженная аккумуляторная батарея:
Рис. 1 Новая заряженная батарея
Рис. 2 Новая разряженная батарея
Новая заряженная батарея и БУ заряженная батарея – с точки зрения пластин аккумулятора, это выглядит так:
Рис. 3 Новая заряженная батарея
Рис. 4 БУ заряженная батарея
Эти картинки показывают нам, что в каждом случае батарея заряжена на 100%, но часть пластин БУ аккумулятора больше не взаимодействует с кислотой и не участвует в электрохимических процессах. Это называется сульфатацией пластин аккумулятора, в результате чего, кстати, изменяется плотность аккумулятора и вернуть ее к номинальным значениям, как у новой батареи нельзя.
Таким образом мы имеем одинаковое значения напряжения у БУ и новой батареи, но разную плотность электролита.
Различают полную сульфатацию и частичную. При полной сульфатации, пластины уже не могут взаимодействовать с кислотой, при частичной в случае зарядки аккумулятора зарядным устройством, при определенных условиях, сульфат свинца можно растворить в кислоте, очистить пластины и продлить срок службы батареи. В настоящее время есть много разных устройств с функциями десульфатации, например Optimate, CTEK, Battery Service и другие.
Нагрузочное тестирование аккумулятора можно разделить на два метода:
- С помощью нагрузочной вилки 100-200А есть смысл проводить ТОЛЬКО при полном заряде аккумулятора, но к сожалению такое тестирование не всегда объективно. И чуть ниже мы объясним почему.
- Разряд стабилизированным током (тест на емкость)
В свою очередь, проверка емкости аккумулятора на емкость должна проводиться с помощью нагрузки стабилизированным постоянным током С10, С20 (10, 20% током от емкости АКБ).
Проверка электрической лампочкой не походит, т.к. в процессе разряда меняется ток и в такой тест говорит нам о емкости ровным счетом ничего. А говорит лишь о том, сколько времени у вас проживет аккумулятор, если вы забудете выключить свет в автомобиле.
В первом случае нам помогут нагрузочные вилки, типа Ring Automotive RBA10 или RBA15, а во втором только профессиональное оборудование типа разрядно-диагностических устройств Conbat, BSL, Torkel и прочих.
В настоящее время широко распространены тестеры аккумуляторных батарей, измеряющих пусковой ток аккумуляторной батареи по методикам EN, DIN, SAE, IEC и т.п. Данные приборы способны качественно оценить работу аккумулятора. Считается, что аккумулятор не пригоден к эксплуатации, если его пусковая характеристика снизится более чем на 25% по отношению к номинальному значению.
К примеру: новая 70Ач батарея имеет пусковой ток (ток холодной прокрутки) 600А (EN), следовательно, как только пусковой ток снизится до 450А (EN) такой аккумулятор необходимо заменить.
Примерами таких устройств могут быть опять же Ring Auotomotive RBA50, RBAG500, RBAG700, а также приборы, которые используют автодилеры от американской компании Midtronics MDX-335P, MDX-655P, EXP-1000 и другие.
₽121 662
В корзину
В корзину
₽117 990
В корзину
Сравнение результатов тестирования аккумуляторной батареи с помощью нагрузочной вилки и тестером пускового тока:
Первый вариант – новая батарея, полностью заряженная, все пластины в рабочем состоянии. Нагрузочная вилка покажет отличный результат.
Второй вариант – новая батарея, полностью разряженная. Нагрузочная вилка покажет плохой результат. Но батарея новая! Ее просто нужно зарядить.
Третий вариант – БУ батарея, полностью заряженная. Нагрузочный тест отличный, т.е. напряжение под нагрузкой изменяется в пределах нормы, а вот тест тока холодной прокрутки покажет потерю 25% пусковых характеристик. И вот с такой батареей начнутся проблемы.
Таким образом, мы видим, что не всегда достаточно определить уровень заряда батареи, а тест нагрузочной вилкой может быть необъективным в случае если батарея не заряжена полность, а разряженную батарею и вовсе не протестировать.
Измерение пускового тока батареи снимает неопределенность в случае БУ аккумуляторов, которые являются заряженными, но не могут выработать достаточное количество энергии для запуска двигателя ТС.
Альтернативный путь нагрузочного тестирования – это проверка напряжения во время запуска двигателя и фиксация наименьшего значения (как это делается в случае с нагрузочной вилкой, но на реальную нагрузку). Более подробно об этом методе описано в статье CrankCheck
(С) Battery Service. Перепечатка материала возможна только c ссылкой на оригинал статьи.
Проверка емкости батарей и проверка работоспособности батарей
Проверка емкости батарей — один из лучших способов определить исправность элемента батареи. индикатор аккумулятора. Чтобы проверить емкость элемента батареи, вы должны полностью зарядить и полностью разрядить элемент, точно измеряя энергию по крайней мере в одном направлении.
Кроме того, возможность проверить реальную емкость батареи дает вам преимущество при покупке аккумуляторных элементов. Если вы заметили, что определенный поставщик или тип ячейки не соответствует заявленным, вы можете найти другой источник или другую марку ячейки.
Существует несколько методов проверки емкости аккумулятора. Некоторые из них включают сложную математику и расчеты, которые зависят от точных измерений. Самый простой способ проверить емкость аккумулятора — полностью зарядить его, а затем измерить ток и напряжение, когда аккумулятор находится под нагрузкой. Если вы можете подсчитать энергию, выходящую из батареи, вы можете оценить истинную емкость батареи или элемента батареи. На рынке есть несколько зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов, которые имеют встроенную проверку емкости. Некоторые из них могут даже проверять внутреннее сопротивление.
В этой статье рассказывается, как проверить емкость аккумулятора. Мы также объясним некоторые различные аспекты тестирования емкости аккумуляторов и предоставим несколько ссылок на тестеры емкости аккумуляторов.
Как проверить емкость батареи
Емкость батареи можно относительно точно оценить с помощью набора измерений и сложной математики, но самый простой способ измерить емкость батареи — это измерить мощность, поступающую в ячейку или выходящую из нее. . Мощность, поступающая в элемент, будет считаться проверкой заряда, а мощность, выходящая из элемента, будет считаться проверкой разряда. Если вы можете сделать и то, и другое, это даже лучше.
Метод проверки разрядной емкости
Этот метод разрядки является одним из наиболее точных способов проверки емкости аккумулятора. Если вы можете точно измерить количество энергии, выходящей из батареи, то вы наверняка знаете, какая у нее емкость. Проблема этого метода в том, что он занимает много времени. При разумной скорости разряда 0,2°C для измерения здоровой ячейки потребуется 5 часов.
На рынке представлено множество литий-ионных тестеров емкости. На самом деле, есть много зарядных устройств для литий-ионных элементов, которые включают измерение емкости в качестве функции.
Этот недорогой тестер разряда можно использовать для проверки емкости аккумулятора с напряжением от 1,2 до 12 вольт. Это означает, что он хорошо подходит для работы в диапазонах напряжения одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Он имеет простые в использовании кнопки и большие цифры на ЖК-дисплее, а также питается от порта micro USB.
С помощью этого тестера вы можете проверить емкость, напряжение и ток элемента литий-ионного аккумулятора. Это не будет самое высокое разрешение или самое точное тестовое оборудование, но его низкая цена того стоит.
Если вам нужно проверить аккумуляторы большей емкости или более высокого напряжения, вы можете использовать этот тестер емкости. Этот тестер емкости может проверить аккумулятор до 200 В. Это также 2-проводной тестер, поэтому он будет более точным.
Battery Pack Health Tester.jpg 248.01 KB
Метод проверки заряда Если вы измеряете силу тока и напряжение во время зарядки батареи, вы можете точно знать, сколько энергии может поместиться в батарею.
Если вы точно знаете, сколько энергии вы можете вложить в батарею, это так же хорошо, как измерение ее емкости.
Если бы вы сделали то же самое при разрядке элемента, вы могли бы сравнить эти две цифры, чтобы измерить общую эффективность зарядки и разрядки элемента. При малых токах, когда батарея не нагревается, вы обнаружите, что более 99 процентов энергии, которую вы вкладываете в батарею, может быть извлечено из нее.
Важно отметить, однако, что при зарядке и разрядке аккумулятора большим током аккумулятор нагревается. Это излучаемое тепло представляет собой потерянную энергию и проявит себя как меньшая емкость при разрядном тесте.
Метод тестирования ISR Другим полезным показателем при тестировании емкости батареи является ISR (внутреннее последовательное сопротивление). Знание ISR батареи может многое сказать о ее работоспособности и ожидаемой емкости. Например, если у вас есть несколько ячеек одного типа и у одной из них ISR особенно выше, чем у остальных, вы можете сделать ставку на то, что эта ячейка имеет меньшую емкость, чем другие.
Вообще говоря, новый литий-ионный элемент в хорошем состоянии будет иметь внутреннее сопротивление где-то между 20 и 60 мОм. Хорошо использованный и все еще исправный литий-ионный элемент будет иметь внутреннее сопротивление от 60 до 100 мОм. Все, что превышает 100 мОм, указывает на то, что ячейка использовалась довольно мало, а все, что превышает 150 мОм, означает, что срок ее службы подходит к концу.
Невозможно напрямую определить емкость батареи с помощью ее ISR. Но если ISR ячейки намного ниже, чем у других ячеек из той же партии, вы можете поспорить, что у нее будет более низкая емкость. Хорошей новостью является то, что это зарядное устройство для литий-ионных элементов заряжает элементы и проверяет их емкость. Для проверки ИК отдельной ячейки вам понадобится автономный 4-проводной ИК-тестер, мы рекомендуем именно его.
4-проводный тестер внутреннего сопротивления.jpg 359,62 КБ
Заключение Проверка емкости аккумулятора является важной частью определения общего состояния аккумулятора.
Даже если вас не беспокоит состояние батареи, чрезвычайно полезно точно знать, сколько энергии могут хранить ваши батареи. В конце концов, если вы ожидаете, что аккумуляторная батарея будет работать на определенном устройстве или оборудовании в течение определенного периода времени, вам необходимо знать, как проверить емкость батареи.
Существует несколько методов и устройств, которые можно использовать для проверки емкости аккумулятора. Самый простой и распространенный способ проверить емкость аккумулятора — измерить его напряжение и ток под нагрузкой. Как только батарея полностью заряжена, на батарею помещается нагрузка, а затем измеряются напряжение и ток батареи. Энергия, выходящая из батареи, подсчитывается и суммируется, чтобы сформировать показатель емкости. Все это можно сделать своими руками относительно дешево, но на рынке есть несколько зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов, которые имеют встроенную емкость и тестирование ISR.
Мы надеемся, что эта статья помогла вам узнать, как проверить емкость аккумулятора! Спасибо за прочтение!
простой и точный способ
Для измерения емкости аккумулятора необходимо разрядить аккумулятор с помощью резистора или любой другой нагрузки, пока напряжение не упадет до минимального значения, и зафиксировать ток и напряжение на нагрузке во время разряда процесс.
Затем постройте график, используя собранные данные, и по этим данным можно будет рассчитать емкость батареи. Но вот проблема — в процессе разрядки ток через нагрузочный резистор падает, поэтому нам нужно будет интегрировать данные по времени, так что этот метод не точен.
Но если мы будем разряжать батарею через источник тока, то мы сможем узнать емкость батареи гораздо проще и точнее. Но вот другая проблема: напряжения на аккумуляторе (1,2…3,7 В) недостаточно для питания источника тока. Эту проблему можно решить, используя дополнительный источник напряжения.
Рис. 1. Принципиальная схема, используемая для измерения емкости батареи
V1 — испытуемый элемент или батарея;
V2 — источник вторичного напряжения (например, источник питания на базе IC 7809или аналогичный), он должен обеспечивать ток выше, чем ток разряда;
ПВ1 — вольтметр;
LM7805 и R1 — источник тока;
VD1 — защитный диод 1N4004 (для токов менее 1 А).
Принципиальная схема, используемая для измерения емкости аккумулятора, показана на рис.
1. Здесь мы видим, что тестируемая батарея V1 соединена последовательно с источником тока (источник тока основан на регуляторе напряжения LM7805 и резисторе R1) и с другим источником напряжения V2. Обратите внимание на полярность V1 и V2: поскольку они соединены последовательно, их суммарного напряжения достаточно для питания источника тока. Минимальное рабочее напряжение источника тока 7 Вольт (5 В — напряжение на выходе LM7805, на резисторе R1, 2 В — минимальное рабочее напряжение между входом и выходом LM7805). Суммарное напряжение V1 и V2 не менее 9 В.В, больше рабочего напряжения источника тока.
Вместо LM7805 можно использовать любой другой стабилизатор напряжения, например, LM317 (выходное напряжение 1,25 В, минимальное падение напряжения 3 В). В этом случае рабочее напряжение источника тока составляет 4,25 В, поэтому мы можем использовать источник питания V2 с напряжением 5 В. С LM317 ток можно рассчитать по следующей формуле: I = 1,25/R1 .
Тогда, например, для разрядного тока 100 мА значение R1 составляет около 12,5 Ом.
Как измерить емкость батареи
В начале подберите номинал резистора R1, чтобы установить желаемый ток разряда. В большинстве случаев разрядный ток равен рабочему току батареи. Учтите, что некоторые стабилизаторы напряжения LM7805 и другие могут потреблять дополнительный ток 2…8 мА, поэтому ток лучше проверять амперметром. После этого подключите полностью заряженную батарею к плате, включите переключатель SA1 и засеките время. Следите за показаниями вольтметра (PV1). Когда напряжение батареи достигнет минимального значения, выключите переключатель SA1 и снова засеките время. Помните, что глубокая разрядка может сократить срок службы батареи или повредить ее!
Умножив ток разряда (в амперах) на время разряда (в часах), мы можем рассчитать емкость батареи (в амперах в час):
C = I * t
Минимальное напряжение батареи отличается для разных типов аккумуляторов. Например, для никель-кадмиевого аккумулятора (NiCd) минимальное напряжение составляет 1,0 В, для никель-металлогидридного аккумулятора (NiMH) — 1,1 В, для литий-ионного аккумулятора (Li-ion) — 2,5.
..3,0 В. Для каждого у конкретной модели аккумулятора этот параметр может отличаться, поэтому смотрите документацию на аккумулятор.
Рассмотрим практический пример, как измерить емкость аккумулятора.
Измерение емкости аккумулятора NB-11L
Аккумулятор NB-11L (см. рис. 2) был приобретен в DealeXtreme за 3,7 доллара (артикул: 169532). Марка неизвестна. Его заявленная емкость составляет 750 мАч. Но в описании товара на сайте указано только 650 мАч. Какова реальная емкость этого аккумулятора?
Рис. 2. Литий-ионный аккумулятор НБ-11Л неизвестной марки с обозначенной емкостью 750 мА*ч
Подходит для CAN.NB-11L |
|
Нам нужны два контакта для подключения проводов к аккумулятору. Сделаем их из скрепок. Согните скрепки, как показано на рис. 3 и подключите к клеммам «+» и «-» аккумуляторной батареи (см. рис. 4.). Вы должны быть очень осторожны, чтобы избежать короткого замыкания, потому что это может повредить аккумулятор. Клипсы лучше изолировать, а открытыми оставить только кончики.
Рис. 3. Самодельные контакты для подключения | Рис. 4. Самодельные контакты |
Для измерения емкости аккумулятора НБ-11Л ток разряда был установлен равным 100 мА. Это означает, что сопротивление R1 чуть выше 50 Ом. Рассеиваемая мощность на резисторе R1 может быть рассчитана по следующей формуле:
