蓄电池电导测试原理
汽车电池对于汽车来说,尽管在成本上所占的比重不高,但它对整部汽车却起着举足轻重的作用。所以,了解汽车电池是否仍然良好,提前更换将要报废的电池,能有效地提高企业的服务水平和用户满意度。
一、传统的检测方法和原理
目前,世界上几乎所有的汽车所用的电池都是铅酸蓄电池,铅酸蓄电池最大的特点就是:随着电池的使用,电池逐渐老化,当电池容量降低到他原本额定容量的 80%的时候,电池的容量可能呈“跳水式”下降,这时候,尽管该电池可能仍然能够提供一定的能量,但随时可能报废。所以,在国际、国内的电池行业,都把80%的电池容量作为铅酸蓄电池的一个临界点,也就是说,当电池容量降低到其原额定容量的80%的时候,这个电池就需要更换了。
判定电池健康状况的传统办法就是放电,通过放电来检测电池目前的实际容量,从而判定电池的健康状况。对于汽车电池来说,国际电池协会(BCI)规定,在常温下以1/2的额定冷起动电流值进行放电15秒,如果电池电压为9.6V以上,这个电池就通过了放电实验,是个健康的电池。
这种传统的以外加负载来检测电池的手段有以下一些不足:
- 被测试的电池必须满充,至少应有12.4V。由于测试原理是放电,如果测试对象已经部分放电,必然导致测量的结果电压值偏低,从而造成误判;
- 对于同一个电池,无法连续重复测量,得到相同的结果。由于测试过程就是放电过程,被检测的电池在检测后,必须重新充电,才能再次测量;
- 测试过程发出大量的热,无法连续测试多个的电池。
- 测试过程要求测试者训练有素,富有责任心。由于必须在放电15秒的瞬间读出电池的电压值,操作者的水平和责任心都会对测试结论产生影响;
正是由于以上的这些原因,电池经销商以及汽车维修站、汽车经销商常常将好电池作为坏电池退回给厂家,据美国最大的汽车电池经销商INTERSTATE统计,在退回来的所谓的坏电池中,50%的电池实际上是好的,这些电池需要的是充电,而不是更换。这部分好电池,只是因为失误的判断,无谓地往返于厂家和经销商之间,白白造成彼此的耗费。
而另一方面,由于许多的汽车维修网点缺乏高效的检测工具,未能在车主遇上问题前及时发现已经衰弱的电池,从而丧失了潜在的销售电池的机会。
另外,传统使用的比重指示、端电压等测试手段反映的都是电池的充电情况(SOC),而非健康情况(SOH),很多情况下,无法作为检验电池是否需要更换的有效方法。
二、电导仪的检测原理
电池随着使用时间的增加,会逐渐老化,其老化的主要原因正是电池极板表面发生硫化、腐蚀,活性材料脱落,无法再进行有效的化学反应,这是绝大部分电池无法继续使用的主要原因。电导仪的工作原理就是通过测量极板表面的情况,判定其化学反应能力,并通过极板的变化来推断电池容量的变化,从而判定电池的健康状况。
经过国际上大量的实验数据表明,电导值与电池容量呈很好的线形关系,就是说,对于同一种电池,随着使用后电池容量的下降,该电池的电导值也会下降。这样的一个线形关系正是电导仪能够正确判定电池健康情况的基础。
正因为如此,国际电气和电子工程师协会(IEEE)正式把电导测试法作为检测铅酸蓄电池的检测标准之一,在IEEE标准1118-1996的第15页,明确指出:“电池电导的测量是将已知频率和振幅的交流电压加到电池的两端,然后测量所产生的电流。交流电导值就是与交流电压同相的交流电流分量与交流电压的比值。”“明显的电导值的变化(下降大于20%)就意味着电池性能的变化。”IEEE标准1118-1996中的这段描述就是Midtronics电导仪的测试方法和判断依据。
从上面的分析可以看到,电导仪所进行的测试工作就是:以电池目前测得的实际电导值与电池完好时的标准电导值进行比较,如果差异大到一定程度,就可以判定该电池需要更换了。
对于汽车电池来说,冷起动电流是其最重要的指标,所以世界上绝大多数国家对电池的标注都是使用冷起动电流。为了更加方便用户对仪表的使用,MIDTRONICS的电导仪也使用CCA(或者DIN,JIS等)冷起动电流的单位进行显示,为的是让用户使用起来更加直观明了。当客户使用时,根据电池的标注输入其额定CCA值,然后仪表会测出一个电导CCA值,仪表正是通过这两个CCA值差异的比较,来对电池的健康情况进行判定。
实践证明,电导仪的测试结果与用1/2的CCA值放电的测试结果是吻合的,充分说明该仪表的准确性。
三、电导仪的使用情况
Midtronics公司利用电导来测试铅酸蓄电池的技术最早是由Motorola公司研制并转让,由于该项技术已获得全球主要国家的专利保护,所以该公司也是世界上唯一利用电导技术检测铅酸蓄电池的制造商。特别是在汽车电池领域,Midtronics的产品一经推出,就获得世界主要汽车工业国的接受和欢迎。
目前,世界上有100,000多家汽车经销商和电池零售商都在使用Midtronics电导仪作为汽车电池的测试手段,电导仪给汽车电池测试带来了巨大的变化:
- 被测电池在不满充的情况下,电导仪也能给出正确的测试结果,使得电池的测试更加方便、快捷。根据数以万计的数据的积累,MIDTRONICS电导仪经过内部信息的处理,能够正确判定已部分放电的电池的健康状况。
- 可连续、重复、多次测量。由于测试过程不放电,不发热,使得该仪表对于同一电池可以连续反复测量,更可在短时间内对多个电池进行测试,同时也使测试工作更加安全、轻松。
- 测试结果清楚明了。仪表自动给出测试结果,不受操作者人为因素的影响,结果更可靠。
正是因为Midtronics电导仪的这些优点,使之成为国际汽车、和汽车电池行业广泛采用的测试仪表。 世界上已经在使用MIDTRONICS电导仪的汽车制造商和电池制造商参见下表:
电导仪在汽车制造商中的应用:
美国 |
欧洲 |
日本 |
其他地区 |
通用 MCR-410 |
欧宝 MCR-411 |
菲亚特 MCR-360 |
丰田 MCR-440 |
现代 MCR-570 |
克莱斯勒 MCR-420 |
奔驰 MCR-717 |
大众/奥迪 MCR-340 |
马自达 MCR-491 |
普腾 MCR-500AP |
福特 MCR-490 |
富豪 MCR-310 |
陆虎 MCR-393 |
三菱 MCR-530 |
|
|
雷诺 MCR-330 |
宝马 MCR-560 |
尼桑 MCR-620 |
|
|
绅宝 MCR-311 |
捷豹 MCR-394 |
本田 MCR-540 |
|
电导仪在汽车电池制造商中的应用:
Exide MCR-350 |
Yuasa MCR-417 |
Napa PSM-2 |
GNB CPS-3000 |
Furukawa MCR-430AP |
Interstate MCR-500LBSA |
AC Delco MCR-400 MCR-450 |
Varta MCR-400 |
Shanghai Delphi MCR460 |
Wal-Mart MCR-500 |
Century Yuasa MCR-400 |
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