8 mei 2020
Je kunt een batterij niet beoordelen aan de hand van één getal. De meest voorkomende fout is dat je denkt dat hoge spanning een gezonde batterij betekent: een batterij die zes maanden op de plank staat en een zware zelfontlading heeft, kan nog steeds een vrijwel volledige nullastspanning vertonen, terwijl de bruikbare capaciteit met de helft is afgenomen. Omgekeerd kan een oude batterij met duizenden cycli een acceptabele spanning vertonen, maar onder belasting onder de grenswaarde zakken. Deze twee voorbeelden laten zien dat een beoordeling op basis van één parameter onvermijdelijk tot een verkeerde diagnose leidt: capaciteit, spanning en interne weerstand moeten allemaal samen worden geëvalueerd.
De capaciteit geeft aan hoeveel energie de batterij nog kan opslaan, meestal uitgedrukt in ampère-uren (Ah) – de totale hoeveelheid lading die kan worden geleverd onder standaard ontladingsomstandigheden. Capaciteitsvervaging is de meest directe indicator van batterijveroudering. Een accu met een vermogen van 100 Ah die na drie jaar nog maar 70 Ah kan leveren, heeft een gezondheidstoestand (SOH) van 70%. Voor het testen van de capaciteit is een volledige ontlading tot aan de uitschakelspanning vereist, wat veel tijd in beslag neemt. Dit is doorgaans niet geschikt voor snelle dagelijkse controles, maar essentieel voor acceptatietests, jaarlijkse onderhoudsonderzoeken en het vaststellen van het einde van de levensduur.
De interne weerstand weerspiegelt de impedantie in de batterij, gemeten in milliohm (mΩ). Het heeft drie componenten: polarisatieweerstand (van de elektrochemische reactiekinetiek), ohmse weerstand (van de weerstand van het elektrodemateriaal en contactinterfaces) en elektrolytweerstand. Nieuwe batterijen vertonen doorgaans een interne weerstand van tientallen milliohm of lager. Naarmate het aantal cycli toeneemt en het elektrolyt afneemt, stijgt de interne weerstand langzaam. Het cruciale inzicht is dat interne weerstand en capaciteitsvervaging niet lineair verlopen: weerstand verandert heel weinig in de eerste helft van het leven en versnelt vervolgens in de tweede helft. Tegen de tijd dat de capaciteit zichtbaar is afgenomen, kan de weerstand al zijn verdubbeld of zelfs meer. Dit maakt interne weerstand ideaal voor vroegtijdige waarschuwing in plaats van voor een definitief oordeel.
Spanning is de meest intuïtieve parameter, maar ook de gemakkelijkst verkeerd gelezen. Open-circuitspanning (OCV) weerspiegelt alleen de laadtoestand (SOC) – hoeveel energie er nog overblijft – en niet hoeveel de batterij daadwerkelijk kan leveren. Een loodzuuraccu van 12 V bij 12,6 V is volledig opgeladen; bij 12,0 V is dit ongeveer 75% SOC; bij 11,4 V ongeveer 25% SOC; bij 10,5V is hij bijna leeg. Maar SOC en SOH zijn niet hetzelfde: een batterij met een hoge SOC en een hoge interne weerstand zakt onder de bedrijfsspanning zodra er belasting wordt toegepast, en de apparatuur wordt hoe dan ook uitgeschakeld. Spanning moet altijd samen met de belasting worden geïnterpreteerd, door middel van belastingtests of capaciteitstesten, nooit alleen op basis van nullastspanning.
Verschillende toepassingen vereisen verschillende testbenaderingen, en het kiezen van de verkeerde methode verspilt tijd en kan echte problemen missen. Capaciteitstesten (volledige ontlading) zijn de gouden standaard voor het bepalen van de batterijstatus, maar er zijn twee voorwaarden aan verbonden: het vereist een volledige ontlading van de batterij, wat betekent dat een online systeem offline moet worden gehaald; en het duurt lang; een accu van 100 Ah, ontladen bij 5 A, heeft 20 uur nodig. Capaciteitstesten zijn geschikt voor: acceptatie van nieuwe batterijen, jaarlijkse onderhoudsonderzoeken, bepaling van het einde van de levensduur voordat de batterij wordt vervangen, en diepgaande evaluatie tijdens foutanalyse.
Interne weerstandstesten zijn snel, niet-destructief en kunnen online plaatsvinden. De meting duurt slechts enkele seconden, vereist geen buitengebruikstelling van de batterij en vereist geen ontlaadbelasting. Dit maakt hem ideaal voor routine-inspecties: maandelijkse batterijcontroles bij telecombasisstations, driemaandelijkse interne weerstandsonderzoeken van UPS-batterijbanken en periodieke screening van back-upbatterijen in datacenters. Door de interne weerstand tussen individuele cellen binnen een batterijketen te vergelijken, kunnen zwakke cellen worden geïdentificeerd. Als één cel een meer dan 30% hogere weerstand vertoont dan het groepsgemiddelde, verdient dit aandacht, zelfs als de absolute waarde nog steeds binnen de specificaties ligt.
Een tussenliggende benadering is de belastingsspanningstest: het toepassen van een kortdurende, matige stroombelasting (meestal tientallen ampère gedurende enkele seconden tot tientallen seconden) en het meten van de spanningsdaling. Dit is informatiever dan nullastspanning, maar veel sneller dan testen op volledige capaciteit, waardoor het geschikt is voor veldbeoordelingen of een batterij de kortstondige stroomstoot kan overleven wanneer apparatuur opstart. De PK59A-accutester ondersteunt deze belastingtestmodus: er is geen verwijdering van de batterij en geen langdurige ontlading vereist.
Bij het traditioneel testen van batterijen werden drie afzonderlijke apparaten gebruikt: een voltmeter voor de spanning, een ontladingsinstrument voor de capaciteit en een interne weerstandsmeter voor de weerstand. De problemen liggen voor de hand: meerdere apparaten, complexe bedrading, niet-gecorreleerde gegevens en resultaten die moeilijk te synthetiseren zijn. Veldingenieurs moesten drie afzonderlijke metingen opschrijven en deze vervolgens op kantoor in een systeem invoeren. Elke fout in die keten – transcriptie, gegevensinvoer of interpretatie – betekende dat de gegevens niet op één lijn lagen.
De PK59A integreert capaciteits-, spannings- en interne weerstandsmetingen in één draagbaar apparaat. De kernmetingsaanpak maakt gebruik van een vierdraads (Kelvin) aansluiting voor interne weerstandsmeting, waardoor de invloed van de meetsnoerweerstand wordt geëlimineerd. Een ingebouwd standaard ontladingscircuit maakt ontladingsverificatie van de capaciteit gedurende korte tijd mogelijk wanneer dat nodig is. De spanning wordt bemonsterd via een zeer nauwkeurige ADC. Alle drie de parameters worden op hetzelfde scherm weergegeven, de resultaten worden automatisch gecorreleerd en er is geen handmatige transcriptie nodig.
In de praktijk voegt de PK59A waarde toe door middel van fijnere details. Het ondersteunt meerdere batterijchemieën – loodzuur, lithium-ion, nikkel-metaalhydride – allemaal meetbaar met één instrument, waardoor er geen chemiespecifieke hulpmiddelen nodig zijn. Het slaat testresultaten op ter vergelijking met historische gegevens. Het display geeft een direct oordeel – PASS / WAARSCHUWING / FAIL – in plaats van alleen maar ruwe metingen, waardoor veldpersoneel de batterijstatus in één oogopslag kan beoordelen. Het beschikt ook over automatische temperatuurcompensatie, waardoor metingen in omgevingen met hoge of lage temperaturen worden gecorrigeerd, zodat omgevingsomstandigheden de resultaten niet vertekenen.
Bij het testen van batterijen in het veld veroorzaken verschillende terugkerende fouten onnodige verliezen. Als u ze begrijpt, voorkomt u echte problemen. De eerste fout is het meten van spanning zonder interne weerstand. Zoals besproken weerspiegelt de spanning alleen de SOC en niet de werkelijke batterijstatus. Onderhoudspersoneel dat gewend is te vertrouwen op de spanning – denkend dat normale spanning een goede batterij betekent – blijft werken met batterijen waarvan de interne weerstand al erg hoog is, totdat de apparatuur op een kritiek moment uitvalt.
De tweede fout is het negeren van de consistentie van de batterijreeks. Een batterijreeks is slechts zo goed als de zwakste cel. Als de interne weerstand aanzienlijk varieert tussen cellen, zal de string doorzakken tot onder de afsnijspanning tijdens ontlading met hoge stroomsterkte als gevolg van het toneffect, zelfs als elke individuele cel binnen de specificaties van de absolute weerstand valt. Meet bij het testen van een string altijd zowel het geheel als elke individuele cel, waarbij u goed let op cellen waarvan de weerstand meer dan 30% afwijkt van het groepsgemiddelde.
De derde fout is het niet vastleggen en analyseren van gegevens. Veel buitendienstmedewerkers voeren een test uit, lezen de cijfers en gaan weg; de gegevens komen nooit in het onderhoudssysteem terecht. Bij de volgende testcyclus is het onmogelijk om te weten wat er in de tussentijd is veranderd. De juiste aanpak is om na elke test de interne weerstand en spanning vast te leggen, waarbij voor elke cel een tijdreeksgezondheidsdossier wordt opgebouwd. Zodra een cel een toenemende weerstandsstijging vertoont, moet vervanging worden gepland voordat deze defect raakt.
De vierde fout is het over het hoofd zien van de effecten van de omgevingstemperatuur. De interne weerstand en capaciteit van de batterij zijn beide sterk temperatuurafhankelijk. Voor loodzuurbatterijen vermindert elke stijging van 10°C de interne weerstand met ongeveer 30% en verhoogt de capaciteit met ongeveer 10%; het omgekeerde gebeurt bij lage temperaturen. Zonder temperatuurcompensatie zijn weerstandsmetingen in verschillende seizoenen niet vergelijkbaar. De PK59A-functie voor temperatuurcompensatie bestaat speciaal om dit probleem op te lossen.
Uitgebreid batterijonderhoud gaat verder dan alleen het meten van de spanning. Een volledige testworkflow zou het volgende moeten omvatten: acceptatietesten van nieuwe batterijen (waarbij de initiële SOH op 100 wordt bevestigd), periodieke interne weerstandsinspecties tijdens gebruik (driemaandelijks voor algemeen gebruik, maandelijks voor telecombasisstations), jaarlijkse capaciteitscontroles (waarbij 20% van de cellen volledig wordt ontladen) en verbeterde inspecties in gebieden met frequente stroomstoringen.
Bij het selecteren van testapparatuur mag de prijs alleen niet de doorslaggevende factor zijn. Eén enkel geïntegreerd apparaat dat capaciteit, spanning en interne weerstand meet, is goedkoper, betrouwbaarder en veel minder tijdrovend dan drie apparaten met één functie. De kernwaarde van een apparaat als de PK59A is niet alleen de meetnauwkeurigheid; het is de mogelijkheid om een volledige batterijbeoordeling in vijf minuten uit te voeren in plaats van twee uur bekabelen, ontladen en gegevenstranscriptie.
Kopers moeten ook letten op details die gemakkelijk over het hoofd worden gezien in marketingmateriaal: of het apparaat gegevensexport ondersteunt voor integratie met het onderhoudsbeheersysteem; of de batterijklemmen geschikt zijn voor verschillende typen terminals die in het veld voorkomen; of online (no-remove) testen worden ondersteund; en of de garantie- en kalibratiediensten toereikend zijn: de testinstrumenten zelf vereisen periodieke kalibratie. Deze gegevens bepalen of het apparaat daadwerkelijk wordt gebruikt of vergeten in een lade belandt. View the Battery Test Instruments Collection
Vertel ons uw projectscenario en vereisten, en wij zullen binnen 24 uur de juiste oplossing matchen en een offerte uitbrengen.
Ontvang een gratis offertePK59A storage battery tester, PK59B tester with temperature, PK59C battery internal resistance tester, PK59D premium resistance tester — four series covering the complete needs from basic capacity/voltage/resistance testing to high-precision internal resistance consistency analysis. Handheld design, online testing supported, multi-chemistry compatible — designed for battery maintenance and acceptance at telecom base stations, UPS, and data centers.
Explore the Battery Test Instruments →