Как точно проверить емкость перезаряжаемой батареи?

Знание того, какой объем энергии может хранить перезаряжаемая батарея, имеет большое значение. Разные перезаряжаемые батареи хранят разное количество энергии, поэтому определение точного количества энергии, которую они могут предоставить для работы устройства, является ключевым моментом. Это также показывает, как долго батарея сможет питать устройство и насколько эффективно она может быть перезаряжена. Но вот в чем дело — вся эта информация бесполезна, если результаты тестирования емкости батареи неточны. В этой статье мы подробно расскажем о пошаговом процессе проведения точных испытаний емкости батарей с использованием оборудования из серии SDCBUS от компании Jiuyuan Tech для тестирования характеристик силовых аккумуляторов.

Почему важны точные испытания емкости аккумуляторов

Определение емкости перезаряжаемой батареи имеет большое значение. Поскольку разные перезаряжаемые батареи хранят различное количество энергии, знание точного объема мощности, которую они могут обеспечить для работы устройства, крайне важно. Это также позволяет узнать, как долго батарея сможет питать устройство и насколько эффективно она может заряжаться. Однако вся эта информация не имеет значения, если результаты тестов, измеряющих емкость батареи, неточны. В этой статье приведено пошаговое руководство по проведению точных испытаний емкости батарей с использованием оборудования из серии SDCBUS от компании Jiuyuan Tech для тестирования характеристик силовых аккумуляторов.

Что такое емкость батареи

Если вы не знаете емкость аккумулятора, сравнение его с аккумулятором на 5000 мА·ч бессмысленно. Аккумулятор считается имеющим определенную емкость только в том случае, если он может питать перезаряжаемое устройство в течение соответствующего времени. Например, говорят, что аккумулятор имеет емкость 5000 мА·ч, только если он может обеспечивать работу устройства в течение одного часа. Производительность емкости аккумулятора зависит от различных параметров, таких как температура, значения выходного тока и возраст аккумулятора.

Точные методы проверки емкости аккумулятора предполагают пошаговый процесс: сначала полностью зарядите аккумулятор, затем разрядите его медленным темпом. Вся процедура основана на том, чтобы оставить устройство работать в течение определенного периода и измерить выработанную энергию вместе с емкостью аккумулятора. Однако любая процедура имеет правила, которые необходимо соблюдать.

Подготовка к тестированию и понимание химического состава аккумуляторов

Если батарея новая и не использовалась, большинство специалистов рекомендуют сначала выполнить 1–2 цикла зарядки-разрядки. Это помогает стабилизировать химические реакции внутри батареи, что делает последующие измерения ёмкости более точными.

При организации зоны испытаний убедитесь, что она имеет подходящий размер и обеспечена хорошей вентиляцией. Имейте под рукой огнестойкие контейнеры и держите средства индивидуальной защиты (СИЗ) в легкой доступности — это особенно важно при тестировании высокомощных батарей, таких как те, которые используются в автомобилях. Пренебрежение этими мерами безопасности может поставить под угрозу вас и других людей.

Также важен контроль температуры для получения точных результатов. Обычно тестирование батарей при температуре 25 °C (±2 °C) даёт наиболее достоверные данные. Повышенная температура может привести к завышению показаний ёмкости по сравнению с фактическим значением, поэтому крайне важно поддерживать стабильную температуру во время испытания.

Полная зарядка батареи

Для отображения постоянного напряжения и постоянного тока в ходе нашего тестирования лучше всего использовать график с координатами XY. Следуйте процедуре CC-CV (постоянный ток — постоянное напряжение) без каких-либо изменений.

На данном этапе важно понимать, как устроены эти батареи и как ими правильно пользоваться. Зарядка считается завершённой только тогда, когда зарядный ток достигает или превышает «уровень отключения». Вы можете легко рассчитать это, сначала определив ток, необходимый для полной зарядки аккумулятора. Например, если для полной зарядки аккумулятора требуется 1 ампер, необходимо заряжать его ступенчато и уменьшить ток до 0,1 ампера, как только он достигнет 1 ампера — это так называемый ток покоя. Обратите внимание, что использование таймера не только затруднительно, но и увеличивает время зарядки. В такой ситуации необходим программируемый источник питания.

Период паузы

После завершения зарядки следует этап покоя, также известный как балансировка после зарядки, который обычно длится от 1 до 2 часов. Этот перерыв имеет очень важное значение, поскольку он позволяет внутренним химическим реакциям стабилизироваться и напряжению прийти в равновесие (в течение этих 1–2 часов напряжение в период покоя может незначительно колебаться). Это, в свою очередь, обеспечивает точность последующих результатов разрядного теста.

Контролируемый разряд (самый важный этап)

Это самый важный этап всего процесса. Следующие шаги необходимо выполнять тщательно и точно; в противном случае большинство ошибок во всей процедуре возникает именно на этом этапе.

Используйте разряд постоянным током (CC): Сила тока должна оставаться неизменной на протяжении всего этого этапа, даже в процессе постоянного разряда током.

Выберите правильную скорость разрядки (C-ставка): емкость аккумулятора может варьироваться в зависимости от скорости разрядки. Помните, что для того, чтобы результаты теста были значимыми и воспроизводимыми, вы должны указать использованную C-ставку.

Напряжение, при котором завершается разрядка, называется напряжением отключения разрядки. Это напряжение должно быть зафиксировано в точности как есть. Разряжайте аккумулятор до достижения минимального безопасного напряжения, указанного в его технической документации. Ускорение или принудительная разрядка за пределы этого напряжения могут повредить аккумулятор и повлиять на точность результатов теста.

Во время кратковременных периодов разрядки легко потерять контроль над током. Поэтому точная фиксация времени и тока является самой базовой и важной частью расчета емкости аккумулятора.

Расчет и анализ

Вы можете ознакомиться с системной схемой оборудования для зарядно-разрядных испытаний на сайте компании. Программное обеспечение, поставляемое с оборудованием, имеет понятный интерфейс, а страница верхнего компьютера позволяет наглядно отображать данные. Большинство современных систем могут автоматически рассчитывать общее количество ампер-часов (А·ч), отданных аккумулятором, путем интегрирования тока по времени. Другие системы могут строить кривые разряда (показывающие напряжение во времени), и все эти системы способны предоставлять более сложные данные, связанные со здоровьем и производительностью аккумулятора, такие как кривые напряжения и времени разряда.

Почему специализированное оборудование является обязательным

Хотя вы можете выполнить тест без нагрузки с помощью простой системы и мультиметра, вы не можете гарантировать точность теста без соответствующего оборудования. Серия SDCBUS от Jiuyuan Tech объединяет все функции, необходимые для точного измерения емкости аккумуляторов, что делает ее незаменимым инструментом.

Высокоточные измерения обеспечивают результат

Серия SDCBUS позволяет снизить погрешность измерения емкости за счет измерения напряжения и тока ключевых устройств. Использование серии SDCBUS исключает необходимость применения отдельных передовых измерительных систем, доступных на рынке.

Весь процесс зарядки, прерывистых пауз в зарядке и последующей разрядки автоматизирован, что устраняет ошибки, вызванные человеческим фактором. Каждое испытание можно повторять стабильно, что делает систему чрезвычайно надежной для точного тестирования емкости.

Интегрированная регенеративная нагрузка

В отличие от простых резистивных нагрузок, которые рассеивают энергию в виде тепла, серия SDCBUS работает как регенеративная электронная нагрузка постоянного тока. Она способна поглощать энергию при разряде, преобразовывать ее в переменный ток и возвращать обратно в электросеть здания. Эта функция делает долгосрочное тестирование на высокой мощности значительно более энергоэффективным и экономически выгодным.

Сбор и анализ данных

Во время работы системы данные постоянно регистрируются. Это позволяет создавать отчеты и анализировать кривые напряжения, чтобы выявлять возможные проблемы деградации аккумулятора — даже если вам требуется только базовое значение емкости.

3 Часто задаваемых вопроса (FAQ)

Вопрос 1: Сколько времени занимает полное тестирование емкости аккумулятора?

Время тестирования в основном зависит от скорости разрядки. Тестирование при скорости разрядки 1C (что означает полную разрядку за один час) занимает около часа плюс время, необходимое для зарядки и паузы. Более щадящая скорость разрядки 0,5C занимает 2 часа. Учитывая весь цикл зарядки, паузы и разрядки, один тест обычно занимает от 3 до 8 часов, что является реалистичным временным интервалом.

Вопрос 2: Почему мой новый аккумулятор не достигает заявленной емкости?

Сначала убедитесь, что вы проводите тестирование правильно с использованием профессионального оборудования. Большинство авторитетных производителей указывают ёмкость аккумулятора при определённых идеальных условиях (например, разрядка при 0,2C при 25 °C). При других условиях, таких как высокая скорость разрядки или более низкие температуры, показания ёмкости будут ниже. Кроме того, некоторым аккумуляторам требуется несколько циклов зарядки-разрядки для достижения максимальной ёмкости.

Вопрос 3: Можно ли использовать это оборудование для всех типов аккумуляторов?

Да, системы, такие как серия SDCBUS от Jiuyuan Tech, являются очень универсальными. Они работают с различными химическими составами аккумуляторов, включая литий-ионные (Li-ion), литий-железо-фосфатные (LFP), никель-металлгидридные (NiMH), свинцово-кислые и проточные аккумуляторы. Ключевое значение имеет установка соответствующих пределов напряжения, токов и условий завершения процесса для каждого конкретного типа аккумулятора. Обратите внимание, что данное оборудование не используется для тестирования отдельных элементов аккумуляторов.