Aby wyniki różnych badań można było ze sobą porównywać, konieczne jest zachowanie powtarzalnych warunków oraz odpowiednie przygotowanie akumulatora przed rozpoczęciem każdego testu.
Na tej stronie opisuję metodologię badań stosowaną w moich testach – od przygotowania akumulatora, przez sposób wykonywania poszczególnych pomiarów, aż po wykorzystywaną aparaturę i sposób rejestrowania wyników.
Celem tego opracowania jest przede wszystkim ujednolicenie i udokumentowanie stosowanej procedury. Dzięki temu nie ma potrzeby powtarzania w każdym kolejnym teście informacji o sposobie przygotowania akumulatora, zasadzie działania poszczególnych stanowisk czy parametrach wykonywanych badań.
Opisane tutaj procedury obejmują zarówno przygotowanie akumulatora zgodnie z wymaganiami norm, jak i autorskie metody badań opracowane na potrzeby testów . Wyraźnie rozdzieliłem wymagania wynikające z norm od dodatkowych badań, które mają na celu dokładniejsze pokazanie zachowania akumulatora w różnych warunkach pracy.
Każdy test opisany na blogu należy więc traktować jako część większej, uporządkowanej procedury badawczej. Szczegółowe informacje dotyczące przygotowania akumulatora, zastosowanej aparatury oraz parametrów poszczególnych badań znajdują się w kolejnych częściach tej metodologii.
1. Przygotowanie akumulatora do badań
Każdy akumulator przed rozpoczęciem badań jest doprowadzany do określonego stanu naładowania oraz stabilizowany w kontrolowanych warunkach. Ma to na celu zapewnienie powtarzalnych warunków rozpoczęcia poszczególnych testów.
1.1. Stabilizacja akumulatora po dostawie
Po otrzymaniu akumulator jest pozostawiany na 24 godziny w warunkach laboratoryjnych, przed rozpoczęciem procedury przygotowania do badań.
Czas stabilizacji ma na celu umożliwienie wyrównania temperatury akumulatora oraz ustabilizowanie jego parametrów po transporcie i dostawie.
W tym czasie akumulator nie jest poddawany żadnym pomiarom obciążeniowym ani procesom ładowania.
Warunki stabilizacji:
czas: 24 h,
temperatura otoczenia: 23°C ±1°C,
wilgotność względna: 50–55%.
Po zakończeniu okresu stabilizacji akumulator przechodzi do procedury ładowania przygotowującego do badań.
1.2. Pełne naładowanie akumulatora
Założenia dotyczące pełnego naładowania przyjęto zgodnie z normą EN 50342-1, pkt 5.2.
Procedura ta definiuje warunki, w których akumulator może zostać uznany za w pełni naładowany i stanowi punkt odniesienia przed rozpoczęciem badań wymagających akumulatora w takim stanie.
Parametry przygotowania:
-
- pełne naładowanie – zgodnie z EN 50342-1, pkt 5.2,
- czas odpoczynku po ładowaniu: 24 h,
- temperatura: 24°C ±1°C.
Uwaga: szczegółowe parametry ładowania zależą od rodzaju akumulatora i są określone w odpowiedniej procedurze normy EN 50342-1. W dalszej części metodologii nie będziemy ich powtarzać przy każdym badaniu — wszystkie testy rozpoczynające się od akumulatora w pełni naładowanego odnoszą się do niniejszej procedury.
1.3 Warunki badań
Badania wykonywane są w kontrolowanych warunkach środowiskowych:
-
- temperatura otoczenia: 24°C ±1°C,
- wilgotność względna: 50–55%.
Akumulator przed rozpoczęciem badania jest stabilizowany w tych warunkach.
2. Aparatura pomiarowa
2.1 Testery elektroniczne
| Urządzenie | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| DeltaTech Electronics DBT-12+ | Pomiar napięcia, rezystancji wewnętrznej Rw oraz CCA | Akumulatory 6/12 V; CCA wg EN 40–2000 A; SAE 40–2000 A; DIN/IEC 30–1200 A; obsługa SLI, EFB, AGM/VRLA; zapis wyników i raporty PDF |
| ANCEL BST600 | Pomiar napięcia, Rw oraz CCA | Akumulatory 12/24 V; CCA 100–2000 A; EN, SAE, DIN, IEC, CCA; pomiar Rw; test akumulatora, rozruchu i układu ładowania; wbudowana drukarka |
2.2 Obciążenia elektroniczne i testery pojemnościowe
| Urządzenie | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| DeltaTech DeltaBat30 | Testy pojemnościowe akumulatorów | Prąd rozładowania 0,1–30 A; moc 1–400 W; regulowany próg napięcia końcowego; rejestracja przebiegu rozładowania |
| ET5410 | Testy pojemnościowe i obciążeniowe | 0–150 V, 0–40 A, 400 W; tryby CC/CV/CR/CP; test baterii do 9999 Ah; USB |
| KP184 | Testy pojemnościowe i obciążeniowe | 1–150 V, 0–40 A, 400 W; dokładność pomiaru U/I ±0,05% + 5 mA/mV; RS232/RS485 |
Pozostałe testery używane sporadycznie:
| Urządzenie | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| ZKE TECH EBC-A20 | Testy pojemnościowe | 0–30 V, rozładowanie 0,1–20 A / 85 W, ładowanie 0,1–5 A; CC/CP/CV; zapis danych i wykresy |
| ZKE TECH EBD-A20H | Testy pojemnościowe / obciążeniowe | 0–30 V, 0,1–20 A, 200 W; CC/CP; pomiar 4-przewodowy; zapis pojemności i przebiegu |
| ATORCH DL24P | Testy pojemnościowe i obciążeniowe | 2–200 V, 0–20 A, maks. 180 W; CC/CV/CR/CP; pomiar Ah/Wh; 4-przewodowy pomiar |
2.3 Testery obciążeniowe (opornice)
| Urządzenie | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| DeltaTech BLT600S-QR | Test spadku napięcia pod obciążeniem | 6/12 V; 3 sekcje po ok. 200 A; maks. 600 A; obciążenie impulsowe |
| IDEAL LBT1000 TRUCK | Test spadku napięcia pod obciążeniem | 6/12/24 V; maks. 1000 A; pomiar 0–30 V; czas próby do 20 s |
| GYS TBP 500 | Test obciążeniowy akumulatorów 12 V | 12 V; akumulatory 10–160 Ah; maks. 500A |
2.4 Systemy pomiarowe i rejestratory
| Urządzenie / system | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| AKU-DOK | Dynamiczne testy akumulatorów oraz analiza parametrów podczas obciążenia, rejestrator danych | Rejestracja napięcia i prądu; obciążenia 0,5C / 1C; wyznaczanie Rd i CCA; analiza przebiegu napięcia |
| AKU-KILLER | Cykliczne testy wysokoprądowe | Wielokrotne obciążenia impulsowe; rejestracja napięcia, prądu i temperatury; zapis danych do CSV |
| SIGLENT SDS 1102CLM+ | Analiza przebiegów napięcia i prądu | Rejestracja przebiegów w dziedzinie czasu; analiza tętnień i zakłóceń |
| PZEM-017 | Rejestrator danych | Pomiar napięcia i prądu; komunikacja MODBUS |
| Atorch CW24 | Pomiar i rejestracja napięcia, prądu oraz ładunku podczas testów | 0–420 V DC; wersje prądowe do 1000 A; pomiar V, A, W, Ah i Wh; rejestracja danych; komunikacja z komputerem; Wi-Fi/Bluetooth |
2.5 Pozostała aparatura
| Urządzenie | Zastosowanie | Najważniejsze parametry |
|---|---|---|
| Waga Steinberg SBS-PT-30000 | Pomiar masy akumulatora | Zakres do 30 kg; rozdzielczość 1 g; klasa dokładności II |
| Multimetry | Pomiar kontrolny napięcia, prądu i rezystancji | W zależności od zastosowanego miernika |
| Termometry / sondy temperatury | Kontrola temperatury akumulatora i otoczenia | W zależności od zastosowanego urządzenia |
| Pozostała aparatura pomocnicza | Pomiary kontrolne i weryfikacja wskazań stanowisk | — |
3. Zakres wykonywanych badań
3.1. Pomiar masy akumulatora
Masa akumulatora jest mierzona w celu określenia jego masy początkowej oraz ewentualnej zmiany masy po zakończeniu badań.
Pomiar wykonywany jest przy użyciu wagi o rozdzielczości 1 g. Dla zwiększenia powtarzalności wynik stanowi średnią z trzech kolejnych pomiarów wykonanych bezpośrednio po sobie.
W przypadku pełnego cyklu badań pomiar masy wykonywany jest przed rozpoczęciem oraz po zakończeniu serii testów. Różnica pomiędzy wynikami pozwala określić ewentualny ubytek masy akumulatora, np. związany z utratą wody podczas ładowania i pracy akumulatora.
3.2. Pomiar rezystancji wewnętrznej i CCA
Pomiar rezystancji wewnętrznej Rw oraz prądu rozruchowego CCA wykonywany jest za pomocą testerów elektronicznych.
Pomiar wykonywany jest na akumulatorze przygotowanym zgodnie z procedurą opisaną w rozdziale 1.
W ramach pomiaru rejestrowane są:
- napięcie akumulatora,
- rezystancja wewnętrzna Rw,
- szacowany prąd rozruchowy CCA.
Wynik CCA jest odnoszony do wartości deklarowanej przez producenta, a Rw służy jako dodatkowy parametr opisujący stan elektryczny akumulatora.
W przypadku pełnego cyklu badań pomiar może być wykonany przed rozpoczęciem oraz po zakończeniu serii testów, co pozwala określić zmianę parametrów akumulatora pod wpływem przeprowadzonych badań.
Warto tutaj zachować określenie „szacowany prąd rozruchowy”, a nie „zmierzony prąd rozruchowy”. Tester elektroniczny wyznacza wartość na podstawie własnej metody pomiarowej i algorytmu, więc metodologicznie lepiej nie sugerować, że jest to bezpośredni pomiar prądu rozruchowego.
3.3. Testy pojemnościowe
W badaniach stosowane są dwa podstawowe sposoby określania pojemności akumulatora:
Pomiar pojemności C20
Jest to bezpośredni pomiar pojemności przy prądzie odpowiadającym C20, czyli:
- I = 0,05C
Dla akumulatora o deklarowanej pojemności 60 Ah prąd rozładowania wynosi 3 A. Rozładowanie prowadzone jest do napięcia 10,5V, a wynik stanowi rzeczywistą pojemność oddaną przez akumulator w warunkach testu.
Pomiar pojemności przy podwyższonym obciążeniu.
Drugą metodą jest rozładowanie akumulatora przy wyższym prądzie, np. 0,5C. W tym przypadku mierzona jest pojemność oddana przez akumulator przy podwyższonym obciążeniu, a wynik końcowy jest traktowany jako wartość oszacowana pojemności C20 – jest to estymacja, a nie ponowny pomiar C20
W badaniach tych rejestrowane są m.in.:
- czas rozładowania,
- średni prąd,
- rzeczywista oddana pojemność [Ah],
- przebieg napięcia w funkcji czasu.
3.4. Test dynamiczny AKU-DOK
Test dynamiczny wykonywany jest za pomocą autorskiego systemu pomiarowego AKU-DOK. Badanie obejmuje obciążenia prądem 0,5C oraz 1C i pozwala na ocenę zachowania napięcia akumulatora pod obciążeniem oraz wyznaczenie parametrów dynamicznych.
Szczegółowy opis konstrukcji urządzenia, przebiegu testu oraz sposobu obliczania parametrów znajduje się w osobnym artykule:
[AKU-DOK – szczegółowy opis i metodologia testu]
3.5. Test AKU-KILLER
Test AKU-KILLER służy do oceny zachowania akumulatora podczas wielokrotnych, dużych obciążeń prądowych. Akumulator poddawany jest cyklicznym impulsom obciążenia, a w każdym cyklu rejestrowany jest przebieg napięcia oraz jego minimalna wartość.
Test jest kontynuowany do momentu, gdy napięcie akumulatora podczas obciążenia spadnie poniżej ustalonego poziomu granicznego.
Szczegółowy opis urządzenia AKU-KILLER oraz przebiegu testu zostanie przedstawiony w osobnym artykule.
[AKU-KILLER – szczegółowy opis i metodologia testu]
3.6. Test rozruchu w temperaturze -18°C
Test jest inspirowany procedurą określoną w normach EN. Przed rozpoczęciem próby akumulator jest stabilizowany przez 24 godziny w temperaturze -18°C.
Następnie w krótkim czasie po wyjęciu, akumulator jest obciążany przez 20 sekund prądem odpowiadającym wartości deklarowanej przez producenta, przy użyciu opornicy 1000 A oraz rejestratora CW24.
W trakcie próby rejestrowane są napięcie oraz prąd. Na podstawie napięcia spoczynkowego U₀, napięcia po 20 sekundach U₂₀ oraz prądu I₂₀ wyznaczana jest rezystancja dynamiczna akumulatora:
- Rd = (U₀ − U₂₀) / I₂₀
3.7. Test akceptacji ładunku
Test rozpoczyna się od rozładowania akumulatora prądem 0,1C przez 2 godziny. Następnie akumulator zostaje podłączony do wysokowydajnego zasilacza o wydajności prądowej 140 A, pełniącego rolę alternatora.
Podczas ładowania rejestrowane są czas, prąd oraz ilość przyjętego ładunku (Ah). Test kończy się po spadku prądu ładowania poniżej 0,01C.
Na podstawie zarejestrowanych danych określany jest czas potrzebny do odzyskania pojemności oraz porównywany jest stosunek odzyskanej pojemności do ilości ładunku dostarczonego podczas ładowania.
4. Sekwencja badań
Aby zapewnić porównywalność wyników, wszystkie akumulatory badane są według tej samej kolejności. Ma to szczególne znaczenie, ponieważ wykonanie jednego testu może wpływać na wynik kolejnego.
Typowa sekwencja badań:
- Pomiar masy początkowej
- Pomiar napięcia, rezystancji wewnętrznej i CCA
- Test pojemności
- Test AKU-DOK
- Test akceptacji ładunku
- Test rozruchu w temperaturze -18°C
- Test AKU-KILLER
- Ponowne pomiary pojemności, masy, rezystancji wewnętrznej i CCA
Po badaniach wymagających pełnego naładowania akumulator jest ponownie ładowany i stabilizowany przed rozpoczęciem kolejnego etapu.
Kolejność badań jest stała dla wszystkich testowanych akumulatorów, dzięki czemu ograniczony zostaje wpływ wcześniejszych prób na wyniki kolejnych badań.
5. Opracowanie i prezentacja wyników
Wyniki poszczególnych badań są zapisywane i opracowywane w formie tabel oraz wykresów, co pozwala na łatwe porównanie parametrów akumulatorów oraz obserwację zmian zachodzących podczas kolejnych etapów badań.
W zależności od rodzaju testu prezentowane są m.in.:
- wartości pomiarowe i obliczone parametry,
- przebiegi napięcia i prądu w czasie,
- porównanie wyników pomiarów początkowych i końcowych,
- porównanie wyników pomiędzy badanymi akumulatorami.
Tam, gdzie ma to zastosowanie, wyniki przedstawiane są zarówno jako wartości bezwzględne, jak i w odniesieniu do wartości deklarowanych przez producenta.
Opracowanie wyników stanowi integralną część badań i pozwala nie tylko przedstawić pojedyncze wartości pomiarowe, ale również analizować zachowanie akumulatora w całym cyklu badań.
6. Warunki i ograniczenia badań
Badania wykonywane są w warunkach warsztatowych, a nie w akredytowanym laboratorium badawczym. Stosowana aparatura oraz autorskie systemy pomiarowe są dobierane i wykorzystywane w sposób zapewniający możliwie dużą powtarzalność wykonywanych pomiarów.
Metodyka ma na celu przede wszystkim porównywanie akumulatorów badanych w tych samych warunkach i według tej samej procedury, a nie uzyskanie wyników będących certyfikowanym pomiarem laboratoryjnym.
Na wyniki mogą wpływać m.in. tolerancje zastosowanej aparatury, warunki otoczenia oraz różnice pomiędzy poszczególnymi egzemplarzami akumulatorów. Z tego względu wyniki należy traktować jako wyniki badań porównawczych, a nie jako certyfikowane wyniki laboratoryjne.
W przypadku badań pojedynczych egzemplarzy wyniki odnoszą się do konkretnego badanego akumulatora i nie powinny być automatycznie uogólniane na całą serię lub model.