Na rynku istnieje szeroka oferta urządzeń do testowania akumulatorów reprezentujących różne sposoby ich testowania. Istnieje wiele spornych opinii na temat tego która z nich jest najlepsza, której można zaufać. Bardzo często pada pytanie: dlaczego posługując się różnymi testerami uzyskuje różne wyniki dla tego samego egzemplarza akumulatora? W tym artykule przyjrzymy się dostępnym metodom testowania akumulatorów i postaramy się wyjaśnić skąd biorą się różnice w wynikach.
Akumulator możemy sprawdzić na wiele sposobów – część z tych metod to bezpośrednie pomiary wartości fizycznych, część stanowi pomiary pośrednie, gdzie wartość mierzona nie jest uzyskiwana bezpośrednio. Inne, to metody pośrednie, polegające na wyliczeniu parametrów określających sprawność akumulatora. Przy każdej z metod opiszemy jak wygląda diagnostyka akumulatorów w oparciu o daną metodę i co brać pod uwagę przy porównywaniu wyników.
Badanie gęstości elektrolitu w akumulatorach kwasowo-ołowiowych służy do oceny stopnia naładowania akumulatora i pośrednio jego stanu technicznego. Gęstość elektrolitu jest bezpośrednio proporcjonalna do koncentracji kwasu siarkowego, który jest nośnikiem energii w akumulatorze. Elektrolit w pełni naładowanym akumulatorze ma gęstość ok. 1,28 g/cm3 (gęstość maleje wraz ze wzrostem temperatury o 0,01g/cm3 na każde 15°C. Niższa gęstość oznacza niepełne naładowanie akumulatora lub może sygnalizować jego uszkodzenie. Sprawdzając gęstość pamiętajmy o sprawdzeniu czy poziom elektrolitu jest prawidłowy.
Zaletą badania elektrolitu jest jednoczesna wizualna ocena jego stanu oraz możliwość porównania poszczególnych ogniw baterii. W przypadku akumulatorów bezobsługowych lub szczelnych nie mamy możliwości zmierzyć gęstości elektrolitu. W takich przypadkach konieczne może być użycie innych metod oceny stanu naładowania akumulatora, najczęściej oparte o pomiar napięcia.
Do pomiaru należy użyć specjalnego urządzenia: areometru bądź refraktometru. Areometr wykorzystuje siłę wyporu działającą na pływak do wyznaczenia gęstości roztworu. Refraktometr z kolei bada współczynnik załamania światła, który również zależy od gęstości kwasu. W obydwu przypadkach skala musi uwzględniać specyfikę roztworu: są przyrządy do badania elektrolitu w akumulatorze, płynu chłodzącego, płynu do spryskiwaczy, a także uniwersalne, posiadające kilka skal. Dokładność dobrej jakości areometrów wynosi w najlepszym razie ±0,005 g/cm3.
Wyniki gęstości możemy swobodnie porównywać między sobą, ponieważ jest to pomiar wartości fizycznej. Istnieją znacznie dokładniejsze przyrządy laboratoryjne tego samego typu które pozwoliłyby na porównanie dostępnych urządzeń pod kątem dokładności.
Zmierzenie napięcia akumulatora (typowo baterii 6 połączonych szeregowo ogniw) jest jednym z prostszych pomiarów jakie możemy wykonać. Do takiego pomiaru nie trzeba drogiego sprzętu, nawet niedrogi multimetr najprawdopodobniej podoła temu zadaniu. Jeśli chcemy zrobić to dobrze musimy pamiętać o warunkach wstępnych: akumulator należy wstępnie naładować, a następnie pozostawić odłączony przez 24h i zmierzyć napięcie, które powinno wynosić ok. 12,8V w przypadku akumulatora z ciekłym elektrolitem oraz ok. 12,9V w akumulatorze szczelnym (np. VRLA).
Tak powinniśmy mierzyć napięcie, a jak mierzymy? Najczęściej akumulator pozostaje w pojeździe, gdzie jest nieustannie obciążony niewielkim obciążeniem spoczynkowym (czy na pewno?), a wszelkie czynności takie jak otwarcie/zamknięcie auta generują krótkotrwałe impulsy prądu o całkiem sporej wartości. W takich warunkach zwykle obniżamy oczekiwania o jakieś 0,1 – 0,2V i pomiar nadal będzie użyteczny.
Uzyskane wartości napięcia możemy zawsze porównywać i nie powinno być problemu ze znalezieniem przyrządów wzorcowych – przenośny multimetr w cenie ok. 1000 zł zmierzy napięcie akumulatora z dokładnością kilku miliwoltów co pozwoli rozstrzygnąć czy stosowany w warsztacie przyrząd jest wystarczająco dokładny (0,5% to wystarczająca dokładność). Jest to dokładność znacznie większa od tej jakiej wymaga obowiązująca norma dotycząca badania akumulatorów.
Zadaniem akumulatora rozruchowego jest jak sama nazwa wskazuje rozruch silnika, który z punktu widzenia baterii oznacza zapewnienie bardzo dużego prądu przez bardzo krótki czas. Na niewiele zda się akumulator w pełni naładowany, jeśli nie jest w stanie zapewnić odpowiednio dużego prądu dla rozrusznika. Stąd wiele osób ceni sobie testery obciążeniowe, które oferują duże wartości obciążeń (rzędu 200 – 600A), zbliżone do wartości prądów rozruchowych jakie mogą wystąpić w realnych warunkach.
Badanie akumulatora pod dużym obciążeniem jest niewątpliwie miarodajną metodą, jednak musimy pamiętać o kilku szczegółach. Testery tego typu powinny mieć zapewniony niezależny obwód pomiaru napięcia, tak aby spadek napięcia na przewodzie obciążonym prądem testowym nie miał wpływu na odczyt. Prąd obciążenia powinien być dopasowany do pojemności akumulatora. Test obciążenia przeprowadzamy ostrożnie, pamiętając o znacznym nagrzewaniu się elementów testera. Zwykle po przeprowadzeniu testu powinniśmy odczekać aż elementy stanowiące obciążenie ostygną.
Wyniki testu obciążenia możemy porównywać, o ile zostały przeprowadzone prawidłowo oraz w tych samych warunkach obciążenia. Pamiętajmy, że takie czynniki jak temperatura czy stopień naładowania istotnie wpływają na wydajność akumulatora. Jeśli wartość prądu obciążenia była różna to nie należy zbyt pochopnie przeliczać tych wartości – ogniwa akumulatora mają charakterystykę nieliniową i spadki napięcia na ich rezystancji wewnętrznej nie rosną proporcjonalnie do prądu.
Pojemność znamionowa akumulatora wyraża iloczyn prądu rozładowania oraz czasu i jest podawana w amperogodzinach (Ah). Ze względu na nieliniowe zachowanie się akumulatorów (szczególnie kwasowo-ołowiowych) uzyskana pojemność będzie wyraźnie niższa w przypadku większych prądów rozładowania. W przypadku akumulatorów rozruchowych podaje się wartość dla prądu C/20 czyli takiego, który rozładowuje całkowicie akumulator w ciągu 20 godzin. Jak można się domyślić wskazanie konkretnego prądu rozładowania ma zapewnić powtarzalność oraz możliwość porównywania różnych akumulatorów.
Na rynku istnieją specjalizowane urządzenia do badania pojemności, które rozładowują akumulator zadanym prądem do określonego poziomu. Ich przydatność w testowaniu akumulatorów rozruchowych jest ograniczona ze względu na długotrwałość procedury oraz fakt, że pojemność nie jest tutaj najważniejszym parametrem. Ponadto, akumulatory rozruchowe cechuje niewielka trwałość w zakresie pracy cyklicznej i nadmierne rozładowanie skraca ich żywotność.
Testery oparte na pomiarze rezystancji wewnętrznej są niekiedy nazywane także testerami konduktancyjnymi (konduktancja to odwrotność rezystancji). Są dwie najczęściej stosowane metody pomiaru: jedna wykorzystuje bardzo krótkie impulsy prądu stosunkowo dużej wartości. Druga polega na zastosowaniu prądu zmiennego o znacznie niższej wartości i charakterze ciągłym. W ten sposób mierzymy faktycznie impedancję (odpowiednik rezystancji dla prądu przemiennego). Dlaczego tak? Wspomnieliśmy o tym, że rezystancja wewnętrzna zależy od prądu jakim obciążymy akumulator. Podawany w podręcznikach elektrotechniki przykład ogniwa lub baterii jako szeregowo połączonej siły elektromotorycznej i rezystancji wewnętrznej jest niedokładny dla akumulatorów kwasowych. Wartość impedancji akumulatora kwasowego z kolei w bardzo małym stopniu zależy od prądu pomiarowego, dobrze się więc nadaje do oceny stanu akumulatora (zależy jednak np. od wybranej częstotliwości).
Ten opis wydaje się skomplikowany w porównaniu do wygody i prostoty pracy z nowoczesnym testerem. Wybieramy normę pomiaru, prąd rozruchowy i po kilku chwilach mamy wynik. Ale skąd on się wziął? Nawet jeśli czytelnik nie orientuje się w szczegółach technicznych, może śmiało zauważyć, że do tej pory prąd rozruchowy akumulatora nigdzie się nie pojawił. Nawet rezystancja wewnętrzna nie pojawia się bezpośrednio jako wynik pomiaru.
Sposób określania prądu rozruchowego akumulatora podawanego się na etykiecie definiują odpowiednie normy. W Polsce obowiązującą i najczęściej spotykaną jest europejska norma przyjęta w naszym kraju jako PN EN 50342-1:2016-01. Jeśli więc chcemy porównać wartość na etykiecie z tą realną, powinniśmy przeprowadzić podobną procedurę. Jak się za to zabrać? W pewnym uproszczeniu musimy naładowany wcześniej akumulator schłodzić do -18°C, a następnie (po odczekaniu wskazanego czasu) możemy przeprowadzić test obciążenia. Kluczowy punkt testu polega na zaaplikowaniu prądu równego wartości prądu rozruchowego przez 10 sekund. Test jest zaliczony jeśli napięcie na koniec testu nie spadnie poniżej 7,5V. A co jeśli spadnie? Musimy powtórzyć test, tym razem z mniejszym prądem. Posługując się tą metodą tak naprawdę zakładamy wynik na początku i uzyskujemy wyłącznie odpowiedź tak lub nie. Każda pojedyncza próba zgodnie z normą zajmie ok. 3 doby.
Czy ktoś chciałby testować akumulatory w warsztacie w pełni zgodnie z normą? Oczywiście, że nie. Takie badanie jest zbyt czasochłonne i nie nadaje się jako rutynowa kontrola akumulatora. Dlaczego w takim razie te wszystkie testery pokazują wartość prądu wg normy EN lub innych? Odpowiedź jest prosta, choć nie każdego zadowoli: testery obliczają tą wartość. Co więcej, sama norma nie określa jak wykonać takie przeliczenie – producenci muszą zastosować własną procedurę.
Diagnostyka akumulatora testerem elektronicznym polega na wykonaniu pewnych pomiarów takich jak napięcie czy wartość impedancji albo odpowiedź impulsowa i na ich podstawie (a także innych danych, jak np. informacja o temperaturze) obliczana jest rezystancja wewnętrzna, a także szacowana zdolność rozruchowa. Zatem fakt, że każdy tester pokazuje nieco inny jest naturalną konsekwencją metody. Oczywiście konkretny tester może wypaść lepiej lub gorzej względem rzeczywistej zdolności rozruchowej (zgodnie z normą), ale wszystkie robią to na zasadzie obliczeniowej, z mniejszym lub większym błędem. Podobnie wygląda sprawa wykrywania zwarcia wewnętrznego bądź ustalenie, że akumulator nadaje się bądź nie do dalszej eksploatacji – sygnalizacja tych komunikatów będzie zależeć od algorytmów i wyników porównań parametrów. Przykładowo jeśli wartości będą blisko progu decyzji – może się zdarzyć, że testery pokażą różne wyniki.
Okresowe sprawdzenie stanu akumulatora powinno być normalną praktyką stosowaną mechanika. Wybór narzędzi i metod zależy od wiedzy i preferencji. Nie wszystkie zmierzone wartości można tak łatwo porównać jak np. napięcie czy gęstość elektrolitu. Nowoczesna diagnostyka akumulatora za pomocą testerów elektronicznych jest wygodna i szybka, ale uzyskany wynik nie jest otrzymany bezpośrednio. Jest on tylko szacunkiem wyznaczonym na podstawie przyjętego modelu i zmierzonych parametrów. Zamiast skupiać się na pojedynczej wartości testu akumulatora, popatrzmy trochę szerzej. Wykonajmy dostępne testy rozruchu i ładowania, oceniając alternator i wykrywając ewentualne problemy z rozrusznikiem. Diagnostyka akumulatora to nie tylko decyzja – dobry/do wymiany, ale także element diagnostyki całego układu elektrycznego pojazdu.
DeltaTech Electronics to polski producent i ekspert w branży automotive, który na bazie ponad 25 lat doświadczenia wyznacza trendy w innowacyjnej diagnostyce samochodowej.
To, co nadaje rytm naszej pracy, to wsłuchiwanie się w potrzeby klientów oraz śledzenie aktualnych problemów, z którymi mierzą się warsztaty samochodowe. Owocem tego jest oferta skrojona idealnie „na miarę” ich oczekiwań.
Cały cykl życia produktów od momentu projektowania rozwiązań, poprzez produkcję, kontrolę jakości i opiekę posprzedażową odbywa się w Firmie. Jakość tego procesu dokumentują liczne nagrody branżowe.
Naszą dumą jest szybkie wsparcie techniczne, polska jakość oraz setki zadowolonych klientów. Firma współpracuje z kluczowymi dystrybutorami w branży motoryzacyjnej.
