Metode rapide de testare a bateriilor

O baterie, indiferent de tipul sau chimia acesteia, poate fi asemănată unui organism viu care nu poate fi măsurat; doar estimat. Precizia unei testări rapide variază in funcție de tipul si starea bateriei. O astfel de testare este influențată de următorii factori:

-        starea de încărcare (SoC)

-        temperatura bateriei si a mediului

-        timpul de repaos după încărcare/descărcare

-        durata de depozitare…

O testare rapida trebuie sa poată face diferența intre o baterie buna dar parțial încărcată si una slaba dar încărcată complet. Pentru un utilizator ambele funcționează la fel, dar performantele lor sunt diferite. 

 O metoda de testare, utilizata la scara larga, este numărarea coulombilor (coulomb, C, unitate de măsură pentru sarcini electrice). Aceasta metoda datează de peste 250 de ani, de când Charles-Augustin de Coulomb a stabilit pentru prima data “Regula Coulomb”. O metoda buna de altfel dar cu un dezavantaj; aceasta metoda își pierde din precizie atunci când bateria este încărcată/descărcata incomplet. Determinarea sau estimarea stării de sănătate (SoH) a unei baterii printr-o aplicație digitala este incompleta si incorecta daca nu se tine cont de chimia bateriei.

Principalul indicator al stării de sănătate a unei baterii este capacitatea acesteia. Capacitatea reprezintă caracteristica bateriei de a înmagazina energie, o calitate care se pierde in timpul utilizării. Alte caracteristici care influențează SoH a unei baterii sunt rezistenta interna si auto descărcarea. Toate aceste caracteristici trebuie examinate in cardul testări a unei baterii pentru a determina starea de sănătate a acesteia.  

Estimarea si măsurarea capacitații unei baterii, in funcție de chimia acesteia, este cea mai complexa metoda de testare. Aceasta presupune utilizarea unor algoritmi, matrice si metode ce calcul. Metodele moderne de testare rapida se bazează pe echipamente si tehnologii avansate capabile sa recunoască si sa facă diferența intre o baterie incomplet încărcată si una slaba dar complet încărcată.

Metode de testare a bateriilor:

Tensiunea - prin măsurarea tensiunii se poate determina starea de încărcare a unei baterii, daca aceasta este defecta, dar nu se poate determina sau estima capacitatea.

Rezistenta interna – se măsoară rezistența interna pentru a verifica caracteristica de încărcare/descărcare a bateriei si pentru a identifica eventualele baterii defecte. Valorile măsurate nu se corelează cu capacitatea. Aceasta este cunoscuta si sub denumirea de si test de impedanță.

Ciclu complet – aceasta metoda presupune efectuarea unei încărcări complete si a unei descărcări complete. Prin aceasta metoda se măsoară capacitatea bateriei, măsurătoarea este precisa dar timpul de testare este mare. Corelata cu celelalte măsurători aceasta este cea mai buna metoda de testare a unei baterii.

Testarea rapida – majoritatea metodelor de testare rapida se bazează pe timp sau frecventă. Bateria este excitata cu impulsuri intr-un interval de timp stabilit pentru a observa fluxul ionilor in bateriile Litiu-Ion. Prin frecventa se scanează bateria pentru a se genera o diagrama Nyquist pentru analiza. Aceste metode necesita algoritmi complecși sau matrice pentru a determina starea bateriei. 

BMS – BMS (Battery Management Systems) estimează starea baterie prin măsurarea si monitorizarea tensiuni, curentului si a temperaturii. Unele BMS-uri, mai performante au capacitatea de a număra coulombii. De asemenea BMS-ul poate identifica si un defect al bateriei, dar nu poate estima sau măsura capacitatea acesteia cu precizie.

Numărarea coulombilor -  prin aceasta metoda se monitorizează curentul de încărcare si de descărcare. Bateriile inteligente au posibilitatea de a stoca aceste date dar aceasta metoda poate fi ineficienta daca bateria nu este calibrata. Efectuarea unui ciclu complet de încărcare/descărcare corectează aceste erori si oferă o măsurare exacta.

Analizarea bateriei – este o noua metoda de a verifica si estima capacitatea bateriei in timpul încărcării. Încărcătoarele care oferă acesta opțiune sunt echipate cu un algoritm propriu de analizare si determinare a SoC (starea de încărcare) si in același timp pot număra coulombi pentru a furniza date despre capacitatea bateriei.

Metode de testare rapida 

          O testare rapida a unei baterii nu poate verifica toate caracteristicile unei baterii, si nici nu poate evalua starea acesteia, sau pierderea capacitații. Multe astfel de dispozitive de testare monitorizează doar tensiunea si rezistenta interna. Daca in cazul bateriilor NiCd sau NiMH pierderea capacitații se poate depista si prin măsurarea rezistentei interne, creșterea rezistentei interne însemnând pierdere de capacitate, aceasta posibilitate este mai puțin relevanta si precisa in cazul bateriilor Litiu-Ion sau plumb-acid. Verificarea capacitații unei baterii cu un tester care măsoară doar tensiunea si rezistenta interna, de cele mai multe ori oferă informații eronate. O testare corecta si complexa nu poate fi făcută rapid si prin metode simple. Echipamentele de testare care se bazează doar pe măsurarea rezistentei interne pot într-adevăr detecta o baterie defecta sau moarta.  

In concluzie

Nici un test rapid nu poate diagnostica sau evalua corect o baterie. Vor exista întotdeauna erori si valori care sfidează protocoalele de testare. Valorile aberante pot apărea chiar si la baterii noi, baterii care nu au fost complet formatate sau care eu fost depozitate o lunga perioada de timp iar SoC a scăzut ca urmare a procesului de auto descărcare. Capacitatea este cel mai bun factor pentru evaluarea stării unei baterii; atât a stării de sănătate, cat si a duratei de viată. Termenul de capacitate este de multe ori înțeles prost de utilizatori care ajung sa înlocuiască baterii atunci când capacitatea acestora a ajuns la 80%. In aceste cazuri ar trebui analizat in prima faza pana la ce valoare poate scădea capacitatea bateriei pentru a nu mai răspunde necesitaților. Si abia după înlocuită. Estimarea capacitații prin testarea rapida sau cu ajutorul unui încărcător cu funcție de testare si diagnosticare va schimba modul de întreținere si utilizare a bateriilor. Acesta este un avantaj mare pentru utilizatori.