Jak určit zbývající životnost (zbytkový zdroj) baterie?

Aby se zajistilo, že systém nepřerušitelného napájení nevypadne v nejméně vhodnou chvíli, je nutné, aby byly všechny baterie v provozuschopném stavu. Ale jak je zkontrolovat? Jak zajistit, aby instalované baterie ještě nevyčerpaly svou zbytkovou životnost? Jak správně odhadnout jejich zbývající životnost?

Přísně vzato, nejsprávnější odpověď na otázku položenou tímto formulářem je „v žádném případě“. Žádné ze zařízení a metod nám neumožňuje poskytnout přesnou předpověď, jak dlouho baterie vydrží a v jakém okamžiku selže. Navíc to platí jak pro baterie servisované (i když rozsah opatření v souvislosti s nimi je poněkud širší), tak pro bezúdržbové. Zároveň se po celém světě stále méně používají servisované baterie, přičemž obliba bezúdržbových baterií roste téměř ve všech aplikacích.

Pomocí metody úplného nabití/vybití baterie můžete určit zbytkovou kapacitu baterie v ampérhodinách. Je to spolehlivá metoda, ale i kdyby byla provedena jednou, neposkytne informaci o tom, jak dlouho baterie vydrží. Předpověď „doby přežití“ je možné provést pouze tehdy, jsou-li měření prováděna pravidelně, jejich výsledky jsou vzájemně porovnávány – tedy vyhodnocovány dynamika změn. Úplné nabití/vybití je však velmi zdlouhavá procedura a jen stěží je možné ji provádět pravidelně (zejména u velkého počtu baterií).

Navíc jednorázový krátkodobý test neposkytuje spolehlivé informace o zbytkové životnosti. V tomto případě není třeba hovořit o přesném stanovení zbytkové kapacity – existuje příliš mnoho různých možností baterie na to, aby existovala jednotná metoda stanovení tohoto parametru. Můžete měřit napětí, ale jak můžete na základě těchto údajů vyvodit závěry, pokud již částečně degradovaný prvek produkuje stejné napětí jako jeho sousedé? Nabízí se otázka: je možné pomocí rychlých měření vůbec něco o aktuálním stavu baterie říci, nebo je nutné se smířit s tím, že časem v neznámém okamžiku baterie selže a bude mít být nahrazen? Ale následky takové události mohou být velmi vážné. Pro řadu objektů: datová centra, rozvodny, letiště, podniky v ropném a plynárenském průmyslu, energetiku, zdravotnická zařízení a další, jejichž provoz musí být nepřetržitý – takové nehody jsou prostě nepřijatelné, je třeba jim předcházet a ne vyloučeno.

Existuje několik základních strategií pro práci s bateriemi:

1. Baterii vyměňujte pouze v případě, že selže nebo úplně ztratí kapacitu. Na kontrolu stavu baterií nejsou vynaloženy žádné náklady, ale veškeré riziko nepříznivých následků v případě poruchy spočívá na majiteli zařízení nebo podniku. Ztráty z jedné poruchy mohou mnohonásobně převýšit všechny „úspory“ při testování baterie.
2. Vyměňte baterie po určité době používání, bez ohledu na jejich stav. Žádné finanční prostředky nejsou vynakládány ani na testovací aktivity, ale zůstává zde riziko selhání, pokud baterie ztratí své provozní vlastnosti dříve, než se očekávalo. Kvalitní baterie navíc často vydrží dlouho i po uplynutí výrobcem udávané životnosti (záruční doby). S tímto přístupem budou i provozuschopné baterie vyřazeny z provozu, což způsobí neodůvodněné zvýšení nákladů.
3. Provádějte pravidelné testování baterií a identifikujte baterie, které vykazují známky degradace. Předem si objednají výměnu, dělá se, když se rychlost degradace zvýší, ale nedojde k poruše.

Cenově nejefektivnější přístup, který se dnes používá v Evropě a USA, je pravidelně (čtvrtletně, pololetně, ročně) měřit dostupné parametry, dokumentovat výsledky, porovnávat je a sledovat situaci v dynamice – každou jednotku, každou baterii. V tomto případě si u kterékoli z baterií můžete všimnout okamžiku, kdy začala degradace. Zatímco se proces vyvíjí pomalu, můžete jej jednoduše sledovat, pokračovat v provozu a vyměnit baterii, když vyčerpá svůj hlavní zdroj, ale ještě se nestala zcela nepoužitelnou. Ve skutečnosti se jedná spíše o organizační opatření než o technická – soubor opatření, jejichž cílem je maximalizovat plné využití životnosti baterie a zároveň minimalizovat riziko nehod, a tedy i negativních důsledků.

Jak určit zbývající životnost baterie na základě vnitřního odporu?

Jakákoli baterie podléhá degradaci. Důvody mohou být různé (zvýšené teploty, únik elektrolytu, sulfatace v důsledku opakovaného dobíjení, snížené zatížení a koroze síťoviny – v závislosti na typu a modelu baterie), ale v každém případě se to odráží na vnitřním odporu baterie. články baterie. U běžně pracujících baterií se postupem času vlivem přirozeného opotřebení začne zvyšovat vnitřní odpor. Když odchylka od základní linie přesáhne 25 %, je čas na výměnu baterie (některé baterie mají vyšší práh – odchylka cca 50 % – ale je lepší tuto hodnotu zkontrolovat podle specifikace výrobce baterie). Významná odchylka od normy v menší míře naznačuje zjevnou poruchu, taková baterie musí být vyměněna bez ohledu na dobu jejího používání.

Přísně vzato, celková impedance zahrnuje vnitřní odpor, indukční a reaktivní složky. Z technologického hlediska však pro hodnocení baterie stačí měřit pouze aktivní složku – vnitřní odpor adekvátně odráží provozní stav baterie. Jedná se o zcela spolehlivý indikátor degradace a měření trvá jen několik sekund. Takové testy nevyžadují laboratorní přesnost, ale je důležité je provádět pravidelně a porovnávat výsledky získané v různých časech. Pomocí tohoto kritéria můžete rychle určit, zda je baterie vhodná pro další použití či nikoliv. Pro taková měření není mnoho přístrojů. Některé z nejoblíbenějších jsou testery baterií Fluke BT500 (modely BT510, BT520 a BT521).

Pro měření vnitřního odporu jsou zde použity 2 sondy. Zařízení dodávají nízký střídavý proud o frekvenci 1000 Hz. Síla proudu je tak nízká a frekvence je zvolena tak, že měření lze provádět přímo během zátěže a nijak to neovlivní napájené zařízení. Testy lze provádět i bez zatížení. Zařízení změří napětí, vypočítá odpor a výsledek zobrazí na obrazovce.

Jelikož se vnitřní odpor počítá v miliohmech, je pro měření použito 4vodičové Kelvinovo zapojení, v tuzemské elektrotechnické literatuře známější jako dvojitý Thomsonův měřicí můstek. Díky konstrukci sond jsou k dispozici 4 připojovací body: každé z nich má dvoukolíkový hrot, centrální kontakt je odpružený a při stlačení je zapuštěn dovnitř. Výsledkem je, že každá sonda přichází do kontaktu s povrchem pomocí dvou kontaktů, implementuje 4vodičové schéma zapojení a poskytuje přesnější měření vnitřního odporu baterie.

V závislosti na modelu zařízení a dostupném příslušenství je možné současně určit teplotu na záporném pólu baterie – k tomu slouží dálková sonda BTL21 s vestavěným IR senzorem (viz tabulka „Funkce a Příslušenství“, vybavení závisí na modelu zařízení). Celé měření trvá 4 sekundy. Výsledky se zobrazují na LCD displeji testeru, ukládají se do paměti pro následné stažení do PC přes USB port a přípravu zprávy pomocí přiloženého softwaru.

Testy se provádějí rychle nejen díky rychlosti měření samotného zařízení, ale také díky přítomnosti pohodlných sond, které jsou vybaveny nástavci různých velikostí. Výsledky lze nejen uložit (včetně automatického), ale také rozdělit do skupin podle počtu bloků a baterií v nich, takže informace jsou prezentovány v přehledně strukturované podobě. Snímek obrazovky ukazuje obrazovku zařízení během sekvenčního měření: tři baterie z 32 již byly testovány, jejich výsledky jsou uloženy, čtvrtá se měří (výsledky na obrazovce) a uloží se stisknutím tlačítka Uložit, zbývající buňky jsou prázdné pro následná měření.

Čas strávený měřením všech 100 % baterií na místě nepřekračuje rozumné limity, takže porovnání údajů získaných v různých časech umožní určit, u kterých baterií právě začala degradace; dosáhlo úrovně, kdy je třeba je vyměnit bez čekání na fatální selhání.

Při hromadných měřeních se hroty sondy opotřebovávají, ale všechny součásti a testovací vodiče lze rychle vyměnit za podobné. Vyměnit lze pouze hroty s odpruženými kontakty. Při výměně testovací sondy je nutné k tomuto účelu zkalibrovat nulu přístroje, součástí sady je kalibrační destička (odporová kazeta). Obsluhu si provádí uživatel sám (na rozdíl od ověřování, které se provádí v certifikované organizaci. Přístroje Fluke BT500 jsou zařazeny ve Státním registru měřidel, mají ověřovací postup a standardní certifikáty. Interval ověřování je 1 rok).

Zpočátku můžete mít na skladě další sadu sond, stejně jako testovací kabely pro režim multimetru a (v závislosti na modelu) proudové kleště. Toto příslušenství umožňuje doplnit měření vnitřního odporu o další testovací funkce. Je možné vyhodnotit zvlnění proudu (přítomnost střídavé složky ve stejnosměrném napětí více než 5% může sloužit jako příznak – vysoká hodnota zvlnění vede k přehřátí a ztrátě energie). Pokles napětí během vybíjení lze sledovat (měření se provádějí vícekrát během procesu vybíjení).

Srovnávací možnosti řady testerů baterií Šťastná náhoda BT 500

Vlastnosti a příslušenství

Fluke BT510

Fluke BT520

Fluke BT521

Kapacita je jednou z klíčových vlastností autobaterie. Tento parametr se měří v ampérhodinách. Je to jeden ze zásadních faktorů při výběru baterie pro konkrétní model auta. Určuje maximální množství elektřiny, které může baterie akumulovat během úplného nabíjecího cyklu, aby mohla být následně připravena ji uvolnit při nastartování motoru.

Jak zkontrolovat kapacitu baterie pomocí multimetru

Většina výrobců baterií umísťuje na pouzdro baterie označení udávající jejich udávanou kapacitu. Tyto údaje jsou však většinou relevantní pro nové baterie. Ty baterie, které měly čas důkladně pracovat na autě, mohou časem ztratit schopnost přijímat a dodávat elektřinu.

Existuje několik způsobů, jak zkontrolovat zbývající kapacitu baterie:

• Kontrola multimetrem,
• měření pomocí řízeného výboje,
• použití specializovaných testerů baterií.

První způsob je dobrý, protože nevyžaduje další vybavení, s výjimkou multimetru, který je v domácnosti často již k dispozici. Toto zařízení se staromódně nazývá tester, je skutečně určeno pro testování elektrických sítí nízkého a vysokého napětí podle několika indikátorů. Přepnutím multimetru (pomocí otočného přepínače ve střední části) lze zařízení přepnout do následujících režimů:

1. Voltmetr (voltmetr);
2. ampérmetr (měřidlo proudu);
3. ohmmetr (měřič odporu).

Metodou měření kapacity baterie je kontrola její schopnosti udržet nabití po připojení spotřebiče. Kromě samotného multimetru budete potřebovat elektrické zařízení s charakteristikami výkonu přibližně poloviční oproti deklarovanému výkonu baterie. Například pro měření kapacity baterie 70 A/h, průměrné pro osobní automobil, je ideální 35W žárovka (například z předních světlometů).

Měření se provádí v několika krocích:

Činnost

Není nutné vyjímat baterii z vozu.

Musíte z něj odstranit terminál, alespoň jeden, negativní

Metoda vám umožňuje určit nikoli samotnou kapacitu, ale zbytkové procento originálu, tedy stupeň opotřebení baterie. Vzhledem k údajům na štítku baterie jej však lze vypočítat. Parametr je definován následovně:

• Více než 12,4 V – 90-100%;
• mezi 12 a 12,4 V — 50-90 %;
• mezi 11 a 12 V — 20-50 %;
• méně než 11 V – až 20 %.

Po zkoušce je třeba baterii plně nabít nebo, pokud je shledána zcela nepoužitelnou, vyměnit za novou.

Jak měřit kapacitu baterie pomocí řízeného vybíjení

Testování baterie metodou zkušebního vybíjení je jedním z nejpřesnějších způsobů analýzy jejího stavu. Jeho vážnou nevýhodou je značná časová náročnost nabíjení (správně můžete zkontrolovat pouze plně nabitou baterii) a vybíjení zdroje proudu. Při dlouhodobém používání baterie mohou nastat problémy s hledáním technické dokumentace, která je také nezbytná pro výpočet zbývající kapacity. Jinak je metoda velmi informativní a finančně téměř levná.

Navzdory skutečnosti, že elektrotechnické organizace používají tuto metodu ke kontrole kapacity baterie, používá se také doma. Stejně jako v předchozím případě budete potřebovat multimetr a žárovky – ale ne jen jednu, ale několik. Je nutné z nich sestavit elektrický spotřebič tak, aby vybíjecí proud baterie odpovídal tomu, který je uveden v technickém listu baterie. Budete potřebovat tento dokument a také zařízení, které měří čas – hodinky nebo stopky.

Multimetr se přepne do režimu nízkoproudého ampérmetru (10 A) a zapojí se do obvodu. Úkol: zaznamenat dobu, po kterou nabití baterie proudem klesne na hodnotu menší než 50 %. Tyto údaje jsou porovnány s údaji uvedenými v dokumentaci k baterii. Drobné nesrovnalosti naznačují, že baterie má stále zdroj a je vhodná k použití. Výrazný rozdíl oproti továrním parametrům ukazuje na nutnost výměny baterie.

Je-li to vhodné, musí být napájecí zdroj před použitím znovu plně nabit pomocí externí nabíječky.

Jak jinak můžete změřit kapacitu baterie – specializované testery

Pokud výše uvedené metody měření kapacity z nějakého důvodu nevyhovují, můžete věnovat pozornost přístrojům speciálně navrženým pro testování dobíjecích baterií. Dělí se do dvou skupin:

• Nakládací vidlice.
• Testery baterií.

Prvním typem je analogové zařízení sestávající ze zátěžové cívky (obvykle jich je několik pro práci s různými typy baterií). Stejně tak voltmetr (většinou ukazatel) a dva kontakty. Jeden z nich je vyroben ve formě drátu s krokosvorkou a druhý je ve formě kovového špičatého trojúhelníkového kolíku.

Zástrčka za provozu spíná velké proudy, od 50 do 200 ampér, jejich výkon se rozptýlí na měřicích spirálách. To vede k silnému zahřívání zařízení, proto by doba testování neměla přesáhnout 5 sekund. Přečtením voltmetru zástrčky na konci testu můžete zjistit stav baterie. Na plně nabité baterii by měly být alespoň 10,2 V. Hodnota menší než 7,8 V znamená úplné vybití baterie.

Přestože samotný proces měření je okamžitý, získání správných dat stále trvá. Před testováním musí být baterie v elektrickém klidu po dobu alespoň 6-7, ideálně 24 hodin.

Digitální testery autobaterií vizuálně připomínají diagnostické skenery oblíbeného standardu OBD-II a někdy také kombinují jeho funkce. Kromě toho mají tato zařízení často další funkce:

• Diagnostika zapalovacích svíček a zapalovacích cívek,
• testování polovodičů,
• posilovač pro nouzové nastartování motoru,
• powerbanka.

Tester je schopen kontrolovat napětí, proud, úroveň výkonu baterie a čas, který uplynul od posledního nabití. Všechny tyto informace zobrazí na obrazovce. Zařízení se připojuje pomocí dvou krokosvorek, červené a černé, s odpovídající polaritou. I přes profesionální přesnost a podrobnost poskytovaných údajů se obecně jedná o vcelku snadno ovladatelná zařízení, která jsou dostupná každému řidiči.

Nevýhodou specializovaných testerů je jejich vysoká cena. Dokonce i dobře používaná zátěžová vidlice stojí přibližně stejně jako rozpočtový multimetr. A cena nejlevnějšího testeru baterií je srovnatelná s náklady na novou baterii střední kapacity. Je cenově výhodné používat taková zařízení pouze v autoservisu. Pro běžného automobilového nadšence, který mění baterii v průměru každé 4 roky, je to zjevně příliš drahé.

Podívali jsme se na několik nejoblíbenějších způsobů měření kapacity autobaterie. Všechny mají své pro a proti. Nejlevnější metody jsou ty, které používají multimetr. Nejinformativnější a nejrychlejší jsou měření pomocí profesionálních digitálních testerů. Výběr je na kupujícím. Hlavní je ale hlídat stav baterie, vyhýbat se hlubokému vybití a předcházet tak problémům se startováním motoru auta.