Обычные методы тестирования батарей измеряют запасенную энергию при полном разряде. Эта процедура занимает много времени и вызывает нагрузку на аккумулятор. Есть переход к методам, которые занимают всего секунды, а не часы; однако быстрое тестирование дает только приблизительные значения состояния здоровья, а точность зависит от используемого метода. Общественная безопасность, медицинские и оборонные организации по-прежнему зависят от испытаний, включающих периодические циклы полной разрядки / зарядки.

Анализатор батарей

Анализаторы аккумуляторов стали популярными в 1980-х и 1990-х годах для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, пострадавших от «памяти», а также для продления срока службы аккумуляторов в рамках технического обслуживания. Cadex C7000 Series хорошо служит отрасли и устанавливает новые стандарты того, что может делать анализатор батарей. Эти рабочие лошадки вмещают свинцовые, никелевые и литиевые батареи и работают автономно или с ПК. На рис. 1 показан анализатор аккумуляторов C7400, обслуживающий различные аккумуляторы в настроенных адаптерах, которые устанавливают анализатор на правильные настройки. Каждая из четырех независимых станций предлагает уникальные сервисные программы.

Анализатор батарей Cadex C7400

Рисунок 1:
Анализатор аккумуляторов Cadex C7400

Двух- и четырехстанционные анализаторы обслуживают аккумуляторы от 1,2 до 15 В, программируемые до 4 А на станцию. Расширенная версия работает с токами заряда и разряда 36 В и 6 А. В сервисные программы входит QuickSort ™ для экспресс-тестирования
литий-ионных аккумуляторов.

Предоставлено Cadex

Соединение батарей различных форм и форм всегда было проблемой, и техники изобрели уникальные приспособления с пружинами и рычагами, настолько сложными, что только изобретатель осмеливается прикоснуться к ним. Не существует простого способа подключения батарей, особенно при работе с небольшими батареями с крошечными контактами на поверхности.

Cadex решила проблему интерфейса аккумулятора с помощью специальных адаптеров для обычных аккумуляторов и универсальных адаптеров для специальных комплектов. Пользовательские адаптеры проще всего использовать; они специально разработаны, и батареи работают только в одном направлении. Адаптеры интеллектуальны и могут содержать коды конфигурации до 10 различных типов батарей. Это позволяет обслуживать батареи с идентичной площадью основания, но с разными электрическими характеристиками. Пользователь может редактировать параметры с помощью функции меню на анализаторе или с помощью ПК.

Универсальные адаптеры состоят из программируемых пользователем смарт-кабелей, которые подходят практически к любому типу батарей. С распространением сотовых батарей и необходимостью быстрой и простой замены батарей компания Cadex разработала RigidArm ™ (рис. 2). Этот адаптер имеет подпружиненные рычаги, которые подходят к контактам аккумулятора сверху вниз и оказывают правильное давление на контакты. Запираемые механизмы позволяют быстро и многократно тестировать батареи одного типа. Выдвижной пол удерживает аккумулятор в вертикальном положении, а магнитные направляющие удерживают аккумулятор на месте при горизонтальной укладке. Для дополнительной безопасности датчик температуры контролирует аккумулятор во время теста.

RigidArm ™ для сотовых батарей

Рисунок 2: RigidArm ™  для сотовых батарей

Универсальный адаптер упрощает интерфейс с маленькими батареями. Адаптер рассчитан на 10 из наиболее часто используемых номиналов мАч и совместим с анализаторами батарей Cadex.

Предоставлено Cadex

Обслуживание аккумуляторных батарей

Усовершенствования, внесенные в оборудование для тестирования аккумуляторов, позволяют обслуживать более четырех миллиардов сотовых аккумуляторов, используемых во всем мире, прямо на витринах магазинов, пока покупатель ждет. Подключение аккумулятора по-прежнему требует определенных навыков, и после установления контактов специалисту по обслуживанию может потребоваться ввести емкость в мАч и другие характеристики аккумулятора.

Большинство сотовых батарей имеют три или четыре контакта. Положительный [+] вывод обычно находится на внешнем крае, а отрицательный [-] - внутрь. Третий контакт - это термистор, измеряющий температуру батареи, и если адаптер батареи не предназначен специально для этого типа батареи, термистор обычно не подключается для проверки; универсальный адаптер часто имеет собственную температурную защиту. Четвертый контакт, если он доступен, может предлагать идентификацию кода для настройки. На рисунке 3 показано типичное расположение контактов.

Типичные контакты на сотовой батарее

Рисунок 3:
Типичные контакты на сотовой батарее

Положительный [+] обычно находится справа снаружи, а отрицательный [-] - внутри. У большинства батарей есть термистор; некоторые также предлагают код.

Возвращенные батареи либо выбрасываются, либо отправляются в сервисные центры, где они тестируются и распространяются как батареи класса B. При более внимательном рассмотрении тоннажа этих возвращенных батарей выясняется, что девять из 10 блоков не имеют проблем и могут быть обслужены. Увидев возможности для бизнеса, в США возникли крупные ремонтные центры, которые тестируют 400 000 батарей в месяц, и ожидается, что их объемы увеличатся до одного миллиона в месяц.

Тестирование витрины снижает количество отходов, а девиз гласит: «На витрину и не дальше». Предлагаются анализаторы аккумуляторов с программами экспресс-тестирования, которые дают четкую оценку аккумулятора за несколько секунд, пока клиент ждет. На рисунке 4 показана концепция обслуживания для тестирования витрины магазина, пока покупатель ждет. Если аккумулятор нуждается в подзарядке или имеет реальную неисправность, предоставляется альтернативный комплект из пула ранее протестированных аккумуляторов.

Обслуживание витрины

Рисунок 4:
Сервис витрины

Батареи обслуживаются, пока клиент ждет. Неисправный блок заменяется из пула ранее обслуживаемых аккумуляторов. Тестирование на витрине снижает количество манипуляций, уменьшает объем утилизации и повышает удовлетворенность клиентов.

Предоставлено Cadex

Одной из трудностей тестирования витрины была доступность подходящего оборудования для диагностики аккумуляторов. Старым устройствам не хватало точности при быстром тестировании, а их способность прогнозирования напоминала билет в лотерее Лас-Вегаса; многие потенциальные пользователи не решались покупать такое оборудование. QuickSort ™ обеспечивает 90-процентную точность для всех аккумуляторных батарей. С помощью ПК некоторые анализаторы позволяют распечатывать отчеты об обслуживании, а Интернет позволяет центральному менеджеру отслеживать деятельность каждого магазина. На рис. 5 показан анализатор батареи, предназначенный для использования в магазине.

Анализатор Cadex C5100 для литий-ионных аккумуляторов

Рисунок 5: Анализатор Cadex C5100 для литий-ионных батарей

Этот анализатор выполняет экспресс-тесты, заряжает и переключает аккумуляторы. Адаптер RigidArm ™ позволяет легко подключать аккумуляторные батареи; также принимает предварительно запрограммированные адаптеры. QuickSort ™ проверяет батареи за 30 секунд.

Предоставлено Cadex

Обслуживание аккумуляторных батарей

Анализатор аккумуляторов гарантирует, что аккумуляторные батареи соответствуют минимальным стандартам производительности. Устройство также помогает восстановить низкопроизводительные, если такая услуга возможна с рассматриваемыми типами батарей. Кроме того, анализатор аккумуляторов контролирует важнейшую функцию своевременной замены в конце срока службы. Производители портативного оборудования поддерживают обслуживание батарей, поскольку хорошо работающие батареи положительно влияют на оборудование, что является беспроигрышной ситуацией как для производителя, так и для пользователя.

Многие анализаторы батарей поставляются с программным обеспечением для ПК. С BatteryShop ™ (от Cadex), например, ПК становится командным центром, и все функции обрабатываются с помощью клавиатуры, а также других устройств ввода. Щелчок мышью на любой из 2000 батарей, перечисленных в базе данных, настраивает анализатор на правильные настройки, устраняя необходимость в дальнейшем программировании. Пользователь имеет право добавлять, удалять и редактировать перечисленные батареи в случае изменения технических характеристик.

Маркировка каждой батареи парка постоянным идентификационным номером упрощает логистику и отслеживаемость. Принтер, подключенный к PC BatteryShop ™, создает эти этикетки в формате штрих-кода. Пользователь просто сканирует этикетку, которая, в свою очередь, настраивает анализатор и извлекает историю производительности для просмотра. Помимо показаний мощности и дат обслуживания, также можно ввести дату покупки, информацию о поставщиках и ценах. На рисунке 6 показано сканирование аккумулятора, обслуживание и проверка данных.

Управление автопарком

Рисунок 6:
Управление парком аккумуляторных батарей

Маркировка каждой батареи уникальным номером упрощает обслуживание батареи. Проведение этикетки со штрих-кодом показывает историю батареи.

Предоставлено Cadex

Еще один метод отслеживания аккумуляторов парка - это прикрепление съемной этикетки, которая показывает информацию об аккумуляторах при переходе между услугами, как показано на рисунке 7. Система является самоуправляемой, поскольку все аккумуляторы должны регулярно обслуживаться в рамках контроля качества. Это стало возможным благодаря предоставлению периода времени между последней услугой и новой датой оплаты. Имея эту информацию под рукой, осмотрительный пользователь батареи выберет только батарею, которая обслуживалась и соответствует этому протоколу проверки качества (QA). Настроить систему обслуживания просто, и для управления ею требуется всего около 30 минут в день.

Образец этикетки съемного аккумулятора

Рисунок 7: Образец этикетки съемного аккумулятора

На этикетке отображается краткая информация о батареях, включая название организации для отслеживания, емкость в процентах, а также прошлые и будущие даты обслуживания.

Для настройки системы обслуживания аккумуляторов требуется анализатор аккумуляторов, способный печатать наклеенные этикетки аккумуляторов. В анализаторе также должна быть программа, которая автоматически восстанавливает никелевые батареи, если установленный порог емкости не может быть достигнут. Анализаторы Cadex отвечают этим требованиям и делают еще один шаг вперед, предлагая настраиваемые целевые параметры производительности для выбора минимальных критериев производительности для данной операции.

Большинство операций автопарка используют 80 процентов в качестве критерия «годен / не годен». Увеличение порога до 85 процентов сужает допуск по производительности, но пропускает меньше батарей; понижение настроек продлевает срок службы, но обеспечивает менее строгие стандарты производительности. При выборе настройки организация должна убедиться, что батарея с самым низким уровнем заряда в парке сможет выполнять возложенные на нее обязанности. На рисунках 8, 9 и 10 показана система маркировки батарей.

Аккумуляторы не умирают внезапно, а постепенно становятся слабее. Обслуживание каждые один-три месяца вселяет уверенность в том, что все батареи будут соответствовать минимально необходимой емкости и прослужат всю смену с некоторым запасом энергии.

Сортировка аккумуляторов для обслуживания


 

Рисунок 8:
Сортировка аккумуляторов для обслуживания

При извлечении аккумулятора из зарядного устройства пользователь проверяет дату обслуживания, и если срок его действия истек, аккумулятор помещается в поле «В обслуживании».

Обслуживание истекших батарей

Рисунок 9:
Обслуживание истекших батарей

Анализаторы обслуживают батареи и восстанавливают их при низкой емкости (восстанавливаются только никелевые батареи). Прошедшие батареи помечаются с указанием емкости и даты следующего обслуживания.

Восстановление батарей

Рисунок 10:
Повторная установка батарей

Неисправные батареи выводятся из эксплуатации и заменяются новыми батареями. Новые и отремонтированные аккумуляторы возвращаются в эксплуатацию после зарядки.

Все цифры предоставлены Cadex

Системы тестирования батарей

А анализаторы батарей - это инструменты для обслуживания батарей; Системы тестирования аккумуляторов обеспечивают многоцелевые функции тестирования для исследовательских лабораторий. Типичными приложениями являются тестирование жизненного цикла и проверка баланса ячеек при имитации поля. Такие тесты часто можно автоматизировать с помощью специальной программы. Захват нагрузки позволяет сохранять сигнатуры нагрузки для моделирования воспроизведения. Многие системы тестирования батарей также управляют внешними нагрузочными устройствами и климатическими камерами. Другие виды использования таких систем - это проверки качества и проверка гарантийных требований. На рисунке 11 показана типичная система тестирования батарей.

Система тестирования батарей Cadex C8000

Рисунок 11:
Система тестирования батарей Cadex C8000

Четыре независимых канала обеспечивают до 10 А каждый и 36 В. Максимальная мощность заряда 400 Вт, разряд 320 Вт. Мощность разряда может быть увеличена с помощью внешних блоков нагрузки.

Предоставлено Cadex

Альтернативой системе тестирования батарей является программируемый источник питания, управляемый компьютером. Такая платформа обеспечивает гибкость, но требует тщательного программирования, чтобы предотвратить перегрузку батареи и возможное повреждение или возгорание в случае возникновения аномалии. Система тестирования батареи, такая как Cadex C8000, предлагает защищенные программы зарядки и разрядки, которые определяют неисправную батарею и безопасно прекращают обслуживание. Система может быть заблокирована для проведения разрушающих тестов.

Простые рекомендации по выбору системы тестирования батарей

  • Подобно медицинскому тесту или прогнозу погоды, тестеры батарей предоставляют только приблизительные данные. Ни один инструмент не может сделать все; несколько методов необходимы для достижения полной оценки.
     
  • Большинство батарей имеют низкое внутреннее сопротивление, а их емкость с возрастом постепенно падает.
     
  • Сопротивление батареи дает только моментальный снимок и не может обеспечить прогноз срока службы.
     
  • Емкость - ведущий индикатор здоровья, но это измерение трудно оценить.
     
  • При зарядке или разрядке напряжение повышается, и батарее требуется несколько часов для нормализации.
     
  • Кулоновский счет требует периодической калибровки для сохранения точности.
     
  • Управление батареями предотвращает неожиданный сбой и позволяет выйти на пенсию по расписанию.
     
  • Тестирование батареи на витрине обеспечивает устранение неполадок на месте для проверки производительности.