Sunday, April 29, 2018

關於數位電導電池測試器(或稱電瓶測試器/壽命分析儀/電瓶檢測儀/電壓表/CCA表/內阻表)的量測原理及適用範圍

數位電導電池測試器,市面上或稱電瓶測試器、壽命分析儀、電瓶檢測儀、電壓表、CCA表、內阻表

一個儀器可以有這麼多 "亂七八糟"的名字,表示大眾對這個東西的認知很模糊。

在認識這個儀器的過程中,很多亂七八糟的資訊,眾說紛紜,也讓獻慶亂了一陣子。



在經過資料蒐集,跟一些科學性的討論跟判斷後。

獻慶來分享一下數位電導電池測試器的量測原理及適用範圍。



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文長,先寫上結論

數位電導電池測試器作為一個市面上暢銷的成功商品,自然有其道理。但很可惜的是市面上的說明,並未講清楚,資料的提供也有問題。

確實是有實驗的現象學模型來支持其合理性與準確度,也有溫度修正模型。市面上的資料都提到IEEE Std 1188-1996,但該標準只支援VRLA鉛酸電池。針對其他類型的鉛酸電池,並沒有提出相關文件或標準,作為論點支持。

數位電導電池測試器不是設計來量CCA,也不能直接量CCA (要量CCA一定要降溫到-18°C,這是測試標準所規定,使用其他方式,只能算是 "估計")。

若要使用該測試器去量測其他非鉛酸電池,由於沒有實驗的現象學模型,並且累積大量數據來支持其準確度。則得到的數據不可信。

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以下開始討論
  1. 市面上看到的測試原理說明
  2. 問問題
  3. 抓鬼(解問題)、思考與討論
  4. 合理性及適用範圍
  5. 關於CCA及與電池容量間的對應關係
  6. 結論

1. 市面上看到的測試原理說明

一般會見到以下這樣的說明橋段,這裡放上一個較完整的版本(有些typo及文句不通順,獻慶已經更正了)


汽車電瓶電導測試

汽車電池對於汽車來說,儘管在成本上所占的比重不高,但它對整部汽車卻起著舉足輕重的作用。

所以,了解汽車電瓶是否仍然良好,提前更換將要報廢的電池,能有效提售後服務品質和用戶滿意度。 

業界對于汽車電瓶檢測通常有兩種方法:

一、 傳統的測試方法和原理

目前幾乎所有的汽車所用的電池都是鉛酸電池,鉛酸電池最大的特點就是: 隨著電池的使用,電池逐漸老化,當電池容量降低到他原本額定容量的80%的時候,電池的容量可能呈 "跳水式"下降,這時候,儘管該電池可能仍然能夠提供一定的能量,但隨時可能報廢。所以,在國內外的電池行業,都把80%的電池容量作爲鉛酸電池的一個臨界點,也就是說,當鉛酸電池容量降低到其原額定容量的80%的時候,這個鉛酸電池就需要更換了。

判定電池健康狀況的傳統辦法就是放電,通過放電來檢測電池目前的實際容量,從而判定電池的健康狀況。對於汽車電池來說,國際電池協會(BCI)規定,在常溫下以1/2的額定冷起動電流值進行放電15秒,如果電池電壓爲9.6V以上,這個電池就通過了放電實驗,是個健康的電池。

這種傳統的以外加負載來檢測電池的方式有以下缺點:

A、被測試的電池必須先充電到至少有12.4V。由於測試原理是放電,如果測試對象已經部分放電,必然導致測量的結果電壓值偏低,從而造成誤判。

B、對於同一個電池,無法連續重複測量。由於測試過程就是放電過程,被檢測的電池在檢測後,必須重新充電,才能再次測量。

C、測試過程發出大量的熱,儀器無法連續測試多個電池。
  
由於以上的這些原因,經常因誤判而將電池退回給廠家。根據美國最大的汽車電池經銷商INTERSTATE統計,在退回來的所謂的壞電池中,50%的電池實際上是好的,這些電池需要的是充電,而不是更換。這些好電池,只是因爲失誤的判斷,無謂地往返於廠家和經銷商之間,白白造成彼此的耗費。

而另一方面,由於許多的汽車保養廠缺乏高效的檢測工具,未能在車主遇上問題前及時發現已經衰弱的電池,從而喪失了潛在銷售電池的機會。

另外,傳統使用的比重指示、端電壓等測試手段反映的都是電池的充電情況(SOC),而非健康情況(SOJ)。很多情況下,無法作爲檢驗電池是否需要更換的有效方法。

二、電導儀的測試原理

電池隨著使用時間的增加,會逐漸老化,其老化的主要原因正是電池的電極極板表面發生硫化、腐蝕,活性材料脫落,無法再進行有效的化學反應,這是絕大部分電池無法繼續使用的主要原因。電導儀的工作原理就是通過測量極板表面的情況,判定其化學反應能力,並通過極板的變化來推斷電池容量的變化,從而判定電池的健康狀況。

經過國際上大量的實驗數據表明,電導值與電池容量呈很好的線形關係。也就是說,對於同一種電池,隨著使用後電池容量的下降,該電池的電導值也會下降。這樣的一個線性關係正是電導儀能夠正確判定電池健康情況的基礎。

正因爲如此,國際電氣和電子工程師協會(IEEE)正式把電導測試法作爲檢測鉛酸電池的檢測標準之一,在IEEE標準1118-1996的第15頁,明確指出:

"電池電導的測量是將已知頻率和振幅的交流電壓加到電池的兩端,然後測量所產生的電流。交流電導值就是與交流電壓同相的交流電流分量與交流電壓的比值。"

"明顯的電導值的變化(下降大於20%)就意味著電池性能的變化。"

從上面的分析可以看到,電導儀所進行的測試工作就是: 以電池目前測得的實際電導值與電池完好時的標準電導值進行比較,如果差異大到一定程度,就可以判定該電池需要更換了。

對於汽車電池來說,冷起動電流是其最重要的指標,所以世界上絕大多數國家對電池的標注都是使用冷起動電流。

2. 問問題

在看完上述的原理說明後,大概大家就會懂了。

懂了才怪!

獻慶也沒看懂,只有被一海票技術名詞砲轟的不爽!

文中問題一堆,以下提出部分

  1. "國際電池協會(BCI)規定,在常溫下以1/2的額定冷起動電流值進行放電15秒,如果電池電壓爲9.6V以上,這個電池就通過了放電實驗,是個健康的電池。"。BCI,這是怎樣的一個協會? 標準在哪裡?
  2. "根據美國最大的汽車電池經銷商INTERSTATE統計,在退回來的所謂的壞電池中,50%的電池實際上是好的..."。汽車電池經銷商INTERSTATE,這是怎樣的一間公司? 數據在哪裡?
  3. "電導儀的工作原理就是通過測量極板表面的情況..."。電導儀,顧名思義就是量測電導的儀器。通過量測電導,經過數據分析,來推測極版表面的狀況。直接講"測量極板表面"有點跳太大。
  4. "經過國際上大量的實驗數據表明,電導值與電池容量呈很好的線形關係。"。哪裡的國際上大量數據? 數據在哪裡? 那一種電池? 電導值與電池容量呈很好的線形關係? 理論還是實驗模型在哪裡?
  5. "IEEE標準1118-1996的第15頁,明確指出..."。這個IEEE標準1118-1996文件在哪裡?
  6. "電池電導的測量是將已知頻率和振幅的交流電壓加到電池的兩端,然後測量所産生的電流。交流電導值就是與交流電壓同相的交流電流分量與交流電壓的比值。"。這句話來自於文件的哪裡?
  7. "明顯的電導值的變化(下降大於20%)就意味著電池性能的變化。"。這句話來自於文件的哪裡?

3. 抓鬼(解問題)、思考與討論

問題是問不完的,但我們可以針對關鍵問題去思考。

3.1. BCI 法

文中提到了"國際電池協會(BCI)規定,在常溫下以1/2的額定冷起動電流值進行放電15秒,如果電池電壓爲9.6V以上,這個電池就通過了放電實驗,是個健康的電池。"

這個很難找,獻慶在BCI的網站上沒找到(也許是功力不足...)。反而是在技術手冊上找到。

確實是如文中所提的內容。當然,技術手冊上講得更為詳細,還包含操作程序,以及VRLA鉛酸電池的電壓容量對照表。

BCI load test

Using a carbon pile or similar discharging device, load the battery at 1/2 of the CCA rating. Note voltage at 15 seconds and stop the discharge. If the voltage is less than 9.6V (normal temperature), replace the battery.

BCI and Fixed Load Test Procedure

  1. Recharge if the OCV (Open Circuit Voltage) is below 75% state of charge (Refer to the chart above). Use a voltmeter to determine the OCV.
  2. If you have an adjustable load meter, set the load to 1/2 the CCA rating.
  3. Apply the load for 15 seconds. The battery should maintain a voltage greater than 9.6 volts at 70°F while the load is applied.
  4. If below 9.6 volts at 70°F, recharge and repeat the test.
  5. If below 9.6 at 70°F volts a second time, condemn and replace the battery.

% ChargeOpen Circuit Voltage of VRLA
10012.80 or higher
7512.60
5012.30
2512.00
011.80
Table 1.

參考資料: 
COMMERCIAL / TRUCK
Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA):
Gelled Electrolyte (Gel) and Absorbed Glass Mat (AGM) Batteries
TECHNICAL GUIDE
第5頁

3.2. 關於BCI

國際電池協會(BCI),全名是Battery Council International
網址: https://batterycouncil.org/

雖然說是國際,好像什麼種類的電池都包,其實是鉛酸電池的組織。

3.3. IEEE Std 1188-1996

你沒有看錯是1188,而不是1118

一堆人搞錯,或者說大家都是剪下貼上,沒人在管資料正確性(這裡的大家,包含國內外...)。當然,如果有人找得到IEEE Std 1118-1996的話,也請通知一下。那我們可以認真檢討一下。

先貼上一張封面截圖當參考

IEEE Std 1188-1996 封面截圖。右上角寫著"IEEE Std 1188-1996"字樣。

文件中詳細地講述了該標準的範疇(Scope)

Scope

This recommended practice is limited to maintenance, test schedules, and testing procedures that can be used to optimize the life and performance of valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries for stationary applications. It also provides guidance to determine when batteries should be replaced. There are other maintenance/test procedures and replacement techniques used within the industry (especially for smaller VRLA batteries) that are equally as effective but are beyond the scope of this recommended practice. The user must consider their particular application and recent developments in the state-of-the-art when using this recommended practice. Users are cautioned to be aware of the wide variance of practices that exist in the industry for this new technology.

The portions of this recommended practice that specifically relate to personnel safety are mandatory instructions and are designated by the word shall; all other portions are recommended practices and are designated by the word should.

This recommended practice does not include any other component of the dc system, nor surveillance and testing of the dc system, even though the battery is part of that system.

Sizing, installation, qualification, selection criteria, other battery types, and application are also beyond the scope of this recommended practice.

裡面第一句就明確指出

"This recommended practice is limited to maintenance, test schedules, and testing procedures that can be used to optimize the life and performance of valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries for stationary applications."

該標準就是限定在VRLA鉛酸電池。其他類型的鉛酸電池,就不包含。也不用講其他種類的電池,如鋰電池、鎳氫、燃料電池...。

"Sizing, installation, qualification, selection criteria, other battery types, and application are also beyond the scope of this recommended practice."

最後一句也是再度明確指出其他電池不包含在本標準中。

沒想到文件的一開頭的內容就打臉了很多銷售端的吹牛說法(或者只是無知)。也打臉了以為該測試儀是萬能的、各種電池都能測的看法。


接下來看看神奇的第15頁

第15頁

其實是第14頁底,接到第15頁的附錄D.4。以下將內容放上。

D.4 Cell/unit internal ohmic measurements

a) These measurements provide information about circuit continuity and can be used for comparison between cells and for future reference.

b) The internal impedance of a cell consists of a number of factors including: the physical connection resistances, the ionic conductivity of the electrolyte and the activity of the electrochemical processes occurring at the plate surfaces. With multicell units, there are additional contributions due to intercell connections. The resultant lumped impedance element can be quantified using techniques such as the following:
  1. Impedance measurements can be performed by passing a current of known frequency and amplitude through the battery and measuring the resultant ac voltage drop across each cell/unit. The ac voltage measurement is taken between the positive and negative terminals of individual cells or the smallest group of cells possible. Compute the resultant impedance using Ohm's law.
  2. Conductance measurements can be performed by applying a voltage of known frequency and amplitude across a cell/unit and observing the ac current that flows in response to it. The conductance is the ratio of the ac current component that is in-phase with the ac voltage, to the amplitude of the ac voltage producing it.
  3. Resistance measurements can be performed by applying a load across the cell/unit and measuring the step change in voltage and current. The ohmic value is calculated by dividing the change in voltage by the change in current.

c) When measurements are taken, the type of test equipment used, the test points selected, the cell/unit voltages, and the cell/unit temperatures measured at the negative terminal posts should be recorded.

d) Impedance and resistance are inversely related to conductance. If a cell's ohmic value changes, it may be an indication that the cell's capacity is changing.

Cell/unit ohmic values measured will vary with the specific measurement techniques and the conditions under which the measurements are taken. Impedance and resistance are inversely related to conductance. If a cell's ohmic value changes, it may be an indication that the cell's performance is changing.

Significant changes in the values typically indicate a significant change in the cell, which may be reflected in its performance. However, limited changes in the specific values obtained do not necessarily indicate that the cell is free of defect or deterioration.

In the absence of specific guidelines from the instrument manufacturer, changes in ohmic values in excess of 20% should be considered significant. Such changes should be discussed with the battery manufacturer. In the absence of consultation with the battery manufacturer, a performance test should be run to determine the reliability of the battery system.

e) Replacement criteria are application specific. The timing of further action or replacement is dependent on the type of service the battery supplies. A battery that is used in noncritical, light drain applications may be left in service longer than a battery exposed to critical, high-rate or long-duration applications.

內文就不翻譯了,我們直接找相關的內容

第b點的第2項

Conductance measurements can be performed by applying a voltage of known frequency and amplitude across a cell/unit and observing the ac current that flows in response to it. The conductance is the ratio of the ac current component that is in-phase with the ac voltage, to the amplitude of the ac voltage producing it.

就是這個的原文。"電池電導的測量是將已知頻率和振幅的交流電壓加到電池的兩端,然後測量所產生的電流。交流電導值就是與交流電壓同相的交流電流分量與交流電壓的比值。"

第d點的第4段

In the absence of specific guidelines from the instrument manufacturer, changes in ohmic values in excess of 20% should be considered significant. Such changes should be discussed with the battery manufacturer. In the absence of consultation with the battery manufacturer, a performance test should be run to determine the reliability of the battery system.

就是這個的原文。"明顯的電導值的變化(下降大於20%)就意味著電池性能的變化。"



這裡要順便講一下其他的點。

3.3.1. 數位電導電池測試器不是量CCA,也不能量CCA

很多人認為數位電導電池測試器可以量CCA,市面上很多時候也將其稱作為CCA表。但在IEEE Std 1188-1996這個文件中,通篇就是找不到CCA的相關內容。

其實IEEE的人在訂這個標準的時候,內心很清楚知道自己要什麼。
找出有效率的方式來判斷VRLA鉛酸電池的好壞。
因此,選擇了電導量測方式,透過VRLA鉛酸電池的電導模型,來判斷VRLA鉛酸電池的放電能力以及好壞。

該模型是建立在常溫下,但同時也提供了在不同溫度間的修正因子。讓在常溫量到的數值,可以推算到其他溫度去。

既然模型是建立在常溫,那就不是在量CCA。因為CCA指的是"電池充飽電後,將電池的溫度下降至-18°C (0°F),放置24小時。接著進行放電測試..."

儘管有溫度修正因子,但只修正到-1.1°C,沒有修正到-18°C,因為該標準的目的並不是要去做CCA比對。而且溫度差距越大,該溫度修正的誤差也越大、越不準、失去了修正的意義。


3.3.2. 有溫度修正因子,表示儀器需要有溫度量測器

有溫度修正因子,表示儀器需設計上需要有溫度量測器(或溫度感應器),來量測電池的溫度,才能根據該溫度進行修正。

如果買的儀器上面沒有溫度量測器,那應該就是設定在量測常溫的數據。

大部分市面上一些中低價位的數位電導電池測試器都沒有看到溫度量測器(或溫度感應器),可見其只提供常溫量測的功能。(如果把該常溫用的測試器又拿去量非常溫的電池,那又是另一個災難的開始... )

3.3.3. 不同溫度間的修正因子

Discharge rate correction. The discharge rate in amps or watts, specified at 25 °C (77 °F) is divided by the appropriate discharge correction factor for the initial temperature as measured at the negative terminal. Typical discharge rate correction factors are given in table 2.

Electrolyte temperatureRate correction factor
°F°C(typical range)
30-1.11.16-1.43
5010.01.10-1.19
7021.11.01-1.04
7725.01.00
9032.20.94-0.96
11043.30.88-0.92
Table 2. Typical discharge rate correciton factors

獻慶將上表畫成圖,方便說明。紅點表示溫度修正因子的上限,藍點表示溫度修正因子的下限。灰色區域表示溫度修正因子的變動範圍。

很明顯地隨著溫度遠離25°C,溫度修正因子的變動量越大,誤差增大。表示溫度模型在溫差越大時,越不準確。以這個誤差增大的趨勢來看,如果要溫度修正要從25°C得數據去推算-18°C的數據,誤差可能會高達2倍。

Rate correction factor vs temperature.

資料來源:
IEEE Std 1188-1996
1188-1996 - IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications

3.4. 線性很難得

線性的觀念在我們平常的生活中,用到爛掉了。

舉個簡單的例子,買1個雞腿便當要100元,買3個雞腿便當要300元,買10個雞腿便當要1000元...。

在這個例子中,雞腿便當跟價錢之間呈現線性關係,這個線性關係就是"1個雞腿便當要100元"

當然,這不是一個好例子。  ^_^

儘管例子不是很好,但可以讓人很好去感覺。

這裡再問一下,那買50個雞腿便當要多少錢?

由上述的雞腿便當跟價錢之間的線性關係,這個線性關係就是"1個雞腿便當要100元",我們可以很快地算出50個雞腿便當要5000元 (50*100=5000)。

但實際上,如此的線性關係使否就是"真理"呢?

答案是不一定!

就算是這個簡單的雞腿便當模型,線性關係就是"1個雞腿便當要100元"。可是當你遇到老闆說: "團購超過10個打九折!"

那買50個便當就是4500元(50*100*0.9=4500),而不是用線性關係算出來的5000元了。

儘管線性的觀念在生活中已經用到爛,但我們還是會碰到一堆非線性的事情。(讓生活更精彩... 顆顆)


好。回到科學性的講法

我們平常在研究科學模型、或現象學模型時,會發現有線性關係的現象真的是,少數中的少數。

課本上當然是可以找到一堆有線性關係的現象,但那些都是研究了很久,精挑細選的案例。在面對實際問題時,由於變因的條件過多,很多現象都是呈現非線性的關係。


在R.F. Beck等人的VRLA鉛酸電池的研究中,明確地指出
The relationship between capacity and conductance is not strictly directly proportional.
直接翻譯就是說,容量跟電導間的關係並不是一個直接的比例。也就是說沒有線性關係

這才是比較真實的狀況,畢竟VRLA鉛酸電池是一個構造組成複雜的系統。要看到很純粹的"線性關係",大概只有在夢中,或是用photoshop改圖了...

如下圖所示,容量跟電導間的數據點散亂成一團,哪來的線性!

Conductance versus capacity

就算經過數據處理,並且經過曲線擬合分析後,看到的是一條彎曲線,而不是一條直線。

Tendency curve - conductance versus capacity

資料來源:
Evaluation of the relationship between conductance and capacity measurements of VRLA batteries in Brazil
Published in: Telecommunications Energy Conference, 2004. INTELEC 2004. 26th Annual International
Date of Conference: 19-23 Sept. 2004
Date Added to IEEE Xplore: 14 March 2005
DOI: 10.1109/INTLEC.2004.1401529
Web: https://ieeexplore.ieee.org/document/1401529/

3.5. 溫度很重要

要從常溫下,使用數位電導電池測試器去進行電壓量測、電導(內阻)量測,然後根據模型去推算CCA。

溫度絕對是一個很重要的條件要考慮進去。

畢竟要在常溫下(25)的數據搭配模型去推測低溫下(-18)的CCA,這之間的溫度差異要怎麼消除,是個大問題,一定要考慮。


舉例來說,在美國專利US6097193A - Vehicle starting battery cold-cranking AMPS meter and method中。就多次提到溫度計(temperature meter)量測與模型中包含溫度項目(temperature)。以下列出幾句做為參考,關鍵字用粗體字強調。

在Abstract中
...determines cold-cranking amps from the internal impedance and an output of the temperature meter.

在Summary中
The method further includes measuring temperature of the vehicle starting battery and calculating cold-cranking amps from the internal impedance and measured temperature.

The control determines internal impedance of the vehicle starting battery being tested from an output of the voltage meter while the current source is sourcing current to or sinking current from the vehicle starting battery being tested and determines cold-cranking amps from the internal impedance and an output of the temperature meter.

資料來源: 美國專利US6097193A - Vehicle starting battery cold-cranking AMPS meter and method


大部分市面上一些中低價位的數位電導電池測試器都沒有看到溫度計(或溫度感應器),真不知道溫度差異的部分,是怎麼去處理。

3.6. IEEE Std 1188-2005

IEEE Std 1188-2005,你沒有看錯。

這表示IEEE Std 1188-1996有新版的歐!

就叫做IEEE Std 1188-2005,以下貼出封面截圖,欣賞一下。 ^_^

IEEE Std 1188-2005 封面截圖。

資料來源:
IEEE Std 1188-2005
1188-2005 - IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications

3.7. Interstate batteries

美國州際電池系統公司(Interstate Batteries)是一家美國私人汽車電池製造商,總部位於德克薩斯州達拉斯,成立於1952年。主要銷售海洋/RV、機動車、摩托車、草坪和花園工作車、以及其他線路的電池,起動,照明和點火市場上。2013年營收15億美元、員工1500人。

"根據美國最大的汽車電池經銷商INTERSTATE統計,在退回來的所謂的壞電池中,50%的電池實際上是好的,這些電池需要的是充電,而不是更換。"

Interstate batteries確實是美國很大間的電池汽車製造商與經銷商,至於該50%的統計數據出自於何處,目前還未找到。

官網: https://www.interstatebatteries.com/

4. 合理性及適用範圍

儘管上面指出了很多"市面上說明"的問題,以及不合理的地方。

但數位電導電池測試器仍有其合理性,也才能成為一個暢銷的成功商品。

事實上,IEEE Std 1188-1996指出了使用電導來判斷VRLA鉛酸電池狀況的可行性。至於模型是否是線性則不是那麼關鍵,重點在於電導跟容量間的關係性。溫度修正方面,嚴格一點來說,只能當參考了,誤差其實是很大的。

IEEE Std 1188-1996裡面沒有提到CCA,其溫度修正也並未做到-18°C。推測是廠商是根據這個理論,累積了一堆實驗資料,自己去得到電導跟容量間的關係,還有溫度修正。這部分就是商業機密了,難怪不講。

5. 關於CCA及與電池容量間的對應關係

CCA是判斷電池啟動能力的一個很重要的指標。而長久以來使用CCA來做判斷,也造成了大眾們普遍接受這個指標。

在這種狀況下,儀器廠商要推出新的方式來測量鉛酸電池的好壞,大眾們普遍會難以接受,也造成了銷售上的困難。相對容易的方式就是想盡辦法將自己儀器的數據跟CCA做連結。這樣大眾也比較容易去"感覺"儀器上面的數字。

例如: CADEX這家公司,就拿了175顆電池去做實驗,得到了自己的"容量與CCA間的對應關係"。順帶一提,該公司得到的對應關係,也不是線性的。

Capacity and CCA of 175 aging starter batteries. Most batteries pass through the Capacity Line; few fail because of low CCA. The test batteries were trunk mounted and driven in a moderate climate. Note: Test was done by a German luxury car manufacturer. Heat damaged batteries were eliminated. Test Method: Capacity and CCA were tested according to DIN and IEC standards.

資料來源: http://www.cadex.com/en/products/spectro-ca-12-battery-rapid-tester

6. 結論

數位電導電池測試器作為一個市面上暢銷的成功商品,自然有其道理。但很可惜的是市面上的說明,並未講清楚,資料的提供也有問題。

確實是有實驗的現象學模型來支持其合理性與準確度,也有溫度修正模型。市面上的資料都提到IEEE Std 1188-1996,但該標準只支援VRLA鉛酸電池。針對其他類型的鉛酸電池,並沒有提出相關文件或標準,作為論點支持。

數位電導電池測試器不是設計來量CCA,也不能直接量CCA (要量CCA一定要降溫到-18°C,這是測試標準所規定,使用其他方式,只能算是 "估計")。

若要使用該測試器去量測其他非鉛酸電池,由於沒有實驗的現象學模型,並且累積大量數據來支持其準確度。則得到的數據不可信。

幹嘛要寫這篇

幹嘛要寫這篇,這又是個吃力不討好的事情。

也有朋友說,幹嘛那麼認真...


唉~~~!

有時候,正確的事情就要傳達!

這是一種堅持!

也是科學人的精神!


特別是獻慶上網查儀器的工作原理,查到一堆重複的錯誤資訊,又看到沒人出來講清楚、說明白一下,內心很難受,想到接下來的人還是會繼續被呼嚨下去。只好自己出來想想這件事了,試著把它講清楚了。

獻慶的論點,也不一定是對的。但獻慶要呈現出一個重點,就是資訊透明,所有的論點都是架構在事實上,有參考資料就要明確地給出來,根據資料做推論。



相關連結

還有強調鉛酸電池專用




Wikipedia: VRLA battery

這篇的作者對CCA論述比較有道理,也知道電導測試器並不是量測CCA。

以下節錄部分內容:

电导测试仪测试并电池真实CCA值但反映电池与CCA额定值相关当前状况数据。

例如个额定值为700CCA电池如果其测试值为525CCA并表明该电池能够通过525CCA测试只表明该电池能达到额定700CCA要求。

如果两个电池都满充状态额定值为700CCA测试值为525CCA电池并比个额定值为500CCA测试值也500CCA电池提供电力实际SAE(蓄电池执行标准)CCA等测试标准都种电池制造过程控制测试仅仅用于新满充电池它并个实际值而种通过/失败性质测试电池额定CCA值电池必须能够提供最电流值例如个额定值为500CCA电池必须在-18℃情况以500安培电流放电30秒后该电池能够达到7.2V以电压值。


Web: MOTOBATT MB-MINI 專業電池系統檢測儀器
這篇的原理部分,連聲納都扯出來了...

以下節錄部分內容:

進行測試時,由本測試器產生特殊信號送入電瓶端子,以類似聲納探測的原理測量其反應,來判斷此電瓶還能供應多少的電量。不管是長時間使用導致電瓶極板表面的活性材料脫落,或是內部硫化物導致的性能衰退、電瓶的其他問題所造成的供電流減少,都可用本測試器來判斷電瓶的實際效能狀況。

國際電氣和電子工程師協會(IEEE ) 在制定標準1118-1996 的規範中... (又看到那個不存在的IEEE Std 1118-1996 ^_^)

Wikipedia: Interstate Batteries
Official website: https://www.interstatebatteries.com/

Web: 如何給二手車買電池?
該文中有提到品牌概況

在北美市場,主要有三家汽車電池生産商: 德爾福(Delphi),埃克塞德(Exide)和江森自控(Johnson Controls)。這三家生產商門下,還有若干品牌。德爾福下面有ACDelco和沃爾瑪營銷的EverStart,埃克塞德生産的品牌有Champion、Exide、Napa以及少量的EverStart。江森自控的産品有Sears營銷的Diehard、Duralast、Interstate,Costco營銷的Kirkland,福特的Motorcraft,以及部分EverStart。

Web: Crank Amp Ratings for Lithium Batteries
Cranking amp ratings were established by the BCI for lead acid batteries and are defined in the SAE J537 specification. The procedure was established in 1914 and has been periodically revised since as needed. A BCI cranking characterization test is a 30 second test that discharges the battery with a fixed amp load until the battery falls to a cutoff voltage, usually 7.2V.

Each cranking amp number specifies a temperature and the temperature is important.  The temperature is not usually listed but can be determined from the suffix. Typically “CCA” is @ 0°F (although it can be at -20°F) and “CA” (or sometimes “MCA”) is @ 32°F. Additional ratings have come into play known as “HCA” (@ 80°F) and “PHCA” (@ 80°F but limited to only 5 seconds.)

The test is to apply a fixed amperage load to the battery and record the voltage drop. When the voltage declines to a predetermined cut-off point the test stops, typically 7.2V. Therefore if a battery is rated at 500 MCA it should be able to deliver 500A at 32°F for more than 30 seconds before dropping to 7.2V. If it runs more than 30 seconds, it passes the test. If it fails to go 30 seconds, it fails.

As you can imagine this test stresses everything in the battery, including the internal buss bars, the grids, the plate chemistry, and the electrolyte. Commonly the battery will be at 75% Depth-of-Discharge or more at the end of this test. Why is it not at 100% DOD?

Today, only the best high rate lithium-ion cells can survive delivering all their energy in about 90 seconds. None can do the 30 seconds required for the BCI test cranking characterization test and therefore a BCI “CCA” or “CA” rating is not possible.



ARTC: 提升電池健康估測準確度溫度補償技術
對CCA的錯誤量測觀念,連我國的車測中心也中獎,甚至在其出版文章中,也出現。

以下節錄部分內容:

圖4 為12V電瓶檢測儀,主要用來分析電瓶的四項指標(電壓、冷啟動電流值、電阻、電瓶能量),根據以上四項指標判斷電池的老化狀態,但最主要以量測電瓶的內阻為主。其特色是採用四線交流內阻測量法來測試電池,透過冷啟動電流(CCA)的量測修正電瓶的內電阻量測,量測時電池需飽電,故此類產品通常用於車廠檢測啟動電池上,...

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