Профессиональная оценка состояния аккумулятора

Профессиональная оценка состояния аккумулятора

Тут уж не посидишь перед зарядным устройством с часами в руках. Особенно когда необходимо произвести входной контроль, например, сотни аккумуляторов. Для принятия решений в этом случае требуются количественные и точные оценки состояния аккумуляторов. Кроме того, порою, от состояния аккумулятора может зависеть человеческая жизнь, если аккумуляторы используются в средствах связи, например, подразделений МЧС. Поэтому в этих случаях для оценки состояния аккумуляторов применяются специальные приборы – анализаторы аккумуляторов. И существует вполне определенный перечень основных требований, предъявляемых к приборам данного назначения. Среди них:

1. измерение основных параметров аккумулятора: степени заряда, емкости, внутреннего сопротивления и саморазряда;

2. восстановление аккумуляторов определенных электрохимических систем;

3. определение короткозамкнутых элементов в аккумуляторах;

4. определение "мягких" элементов в аккумуляторе (ускоренного роста напряжения во время заряда);

5. обслуживание аккумуляторов в различных режимах по выбору пользователя;

6. дежурный режим заряда аккумуляторов;

7. одновременное обслуживание нескольких аккумуляторов различного типа;

И самое главное требование – это возможность быстрой оценки состояния аккумулятора.

Очевидно, что с помощью обычных зарядных и разрядных устройств эти задачи решить невозможно.

На сайте [4] в разделе "Анализаторы" приведен обзор, сравнительные характеристики наиболее распространенных типов анализаторов различных фирм (Cadex C7000, CASP/2000L (H), Alexander, Motorola BMS / Jbro / WW, Itech Iqten) и комментарии к ним.

Здесь же кратко остановимся только на тех характеристиках анализаторов, которые в наибольшей степени влияют на качество обслуживания аккумуляторов и наиболее понятны потребителю. Обсуждение характеристик проведем на примере анализатора Cadex C7000 [1,2], с которым я хорошо знаком и использую его в повседневной работе.

Итак. Типы обслуживаемых аккумуляторов. Анализатор должен обслуживать все, наиболее распространенные на данный момент разновидности аккумуляторов по электрохимической системе, а также иметь возможность модернизации для поддержки вновь появляющихся типов аккумуляторов. Например, на данный момент относительно новым типом являются литий-полимерные аккумуляторы, которыми уже комплектуются сотовые телефоны и портативные компьютеры.

Сервисные программы. Анализатор должен иметь готовые сервисные программы для выполнения типовых операций по обслуживанию аккумуляторов и учитывающих особенности их конкретных типов. Наличие таких программ очень облегчает и ускоряет процесс обслуживания. Под готовой сервисной программой в данном случае понимается программа, в которой уже заложены все основные параметры и последовательность действий при обслуживании аккумулятора. Пользователю остается только выбрать тип электрохимической системы, величину номинальной емкости аккумулятора и запустить программу на выполнение. Примеры сервисных программ:

• подготовка нового или долго хранившегося аккумулятора к работе;

• тренировка аккумулятора и переход в режим восстановления в случае, если измеренное после тренировки значение емкости все еще ниже некоторого, наперед заданного значения (как правило, это значение устанавливается равным 80 % от номинальной емкости);

• измерение внутреннего сопротивления;

• проверка саморазряда;

• быстрый заряд;

• разряд аккумулятора;

Среднее время обслуживания. Время обслуживания аккумуляторов анализатором зависит от многих факторов: от типа и параметров обслуживающей программы, от емкости аккумулятора и его состояния. Так, например, типовая операция подготовка нового или долго хранившегося аккумулятора к работе с одновременной тренировкой аккумулятора заключается в проведении минимум двух – трех циклов заряда / разряда и занимает по времени от 4 до 24 и более часов. Вот почему на первый план так остро выступает проблема экспресс-анализа состояния аккумуляторов в течение нескольких минут. И тот, кто предложит действительно работоспособный метод быстрой оценки емкости и внутреннего сопротивления, получит неоспоримое преимущество на рынке анализаторов. Первый шаг в этом направлении уже сделан. Например, анализатор компании Cadex С7000 измеряет внутреннее сопротивление за пять секунд. Эта же компания "занесла ногу" для второго шага. Она заявила [2], что ее новый прибор С7200 будет оценивать емкость аккумулятора за 5 минут. Но С7200 уже появился на рынке, а обещанной возможности в нем пока еще нет. По информации фирмы Landata [3] гарантируется бесплатный апгрейд всем уже купившим и покупающим этот анализатор.

Первые упоминания о возможности быстрой оценки емкости аккумулятора прозвучали в статьях г-на Isidor Buchmann, CEO Канадской компании Cadex Electronics Inc. Впервые о реальной возможности применения этого метода в реальных приборах я узнал из личной переписки с ним еще в конце прошлого года, когда он сообщил, что практическая реализация данного метода планируется на февраль этого года. Но время вносит свои коррективы и, видимо, не такая уж это простая задача. Особенно, если учесть гигантские темпы роста объемов, разновидностей и типов аккумуляторов на рынке мобильных устройств. О принципах же, положенных в основу быстрой оценки состояния аккумулятора можно только догадываться. Они пока хранятся в тайне.

Индикация емкости аккумулятора. Возможны два варианта отображения конечной (реальной) емкости аккумулятора – в миллиамперах (амперах) и в процентах от номинального значения. Причем второй вариант более информативен, т.к. на многих типах аккумуляторов значение емкости бывает зашифровано в их обозначении и указание реальной емкости аккумулятора в мА*часах – ничего не говорит пользователю о его состоянии, если ему неизвестно ее номинальное значение.

Индикация значения внутреннего сопротивления аккумулятора. Поскольку диапазон возможных значений лежит от десятых долей оМа до нескольких Ом, то индикация осуществляется обычно в миллиОмах. Желательно периодическое измерение и вывод измеренного значения на индикацию в процессе обслуживания аккумулятора.

Метод заряда. Как правило, каждый производитель анализаторов отмечает, что его метод заряда наилучший. Существует много различных методов заряда NiCd или NiMH аккумуляторов, которые можно разделить на 3 основные группы: стандартный заряд – заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов; быстрый заряд – заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов и ускоренный или дельта V заряд – заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумуляторе, и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 1 час. А далее каждый изготовитель начинает модифицировать эти методы. В частности в анализаторах CASP/2000L (H) и Cadex С7000 используются короткие импульсы разряда между длинными зарядными импульсами. Считается, что такой метод заряда восстанавливает кристаллическую структуру кадмиевых анодов, устраняя тем самым "эффект памяти".

Как видим, анализаторы позволяют автоматически, относительно быстро и точно произвести оценку основных параметров аккумуляторов. Однако есть у них один существенный недостаток – дорого. Впрочем, если у Вас на балансе сотни и тысячи аккумуляторов, то приобретение анализатора будет вполне оправданным.

При написании статьи использованы материалы, любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой Канадской компании Cadex Electronics Inc. [1], компанией LANDATA [3].

Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [4]