Wykorzystanie analizatorów impedancji do badania akumulatorów

Zespołem urządzeń, które można testować za pomocą spektroskopii impedancyjnej, są akumulatory elektrochemiczne. Diagnostyka tego typu urządzeń jest bardzo złożona i niewiele informacji uzyskuje za pomocą standardowo stosowanych metod. Diagnostyka z użyciem badania impedancji jest jednym z najlepszych sposobów pozwalających na sprawdzenie stanu technicznego SOH (z angielskiego State Of Health).

Wykorzystanie analizatorów impedancji do badania akumulatorów

Zespołem urządzeń, które można testować za pomocą spektroskopii impedancyjnej, są akumulatory elektrochemiczne. Diagnostyka tego typu urządzeń jest bardzo złożona i niewiele informacji uzyskuje za pomocą standardowo stosowanych metod. Diagnostyka z użyciem badania impedancji jest jednym z najlepszych sposobów pozwalających na sprawdzenie stanu technicznego SOH (z angielskiego State Of Health).

Badania takie za pomocą bardzo złożonych i drogich analizatorów impedancji są wykonywane w najlepszych światowych laboratoriach zajmujących się elektrochemią. Tego typu badanie można stosować dla wielu typów akumulatorów. Można je wykorzystywać jako badanie jednorazowe, ale najlepiej robić to cyklicznie. Co ciekawe, szczególnie w przypadku akumulatorów, bardzo ważnym pomiarem jest impedancja przy niskich częstotliwościach. W profesjonalnych laboratoriach wykorzystywane są bardzo niskie częstotliwości grubo poniżej jednego herca. W przypadku zastosowań praktycznych tak niskie częstotliwości nie są aż tak ważne.

Przy badaniu akumulatorów ważnym elementami charakterystyki są:

  • impedancja przy niskich częstotliwościach,
  • wartość częstotliwości rezonansowej,
  • rezystancja przy częstotliwości rezonansowej,
  • szybkość narastania charakterystyki impedancji powyżej częstotliwości rezonansowej.

Bazując na artykułach branżowych z dziedziny elektrochemii i na podstawie tych właśnie specyficznych parametrów pomiaru impedancji w szerokim zakresie częstotliwości, można przewidywać, w jakim stanie znajduje się akumulator. Badanie takie będzie szczególnie przydatne, jeśli będzie powtarzane. Wtedy analiza okaże się dokładniejsza i obarczona mniejszym błędem. Na podstawie wiedzy o zmianach charakterystyki impedancji można także przewidzieć, jakie czynniki miały wpływ na starzenie się tego akumulatora. Można poprawić warunki eksploatacji lub zmienić typ akumulatora przy jego wymianie, tak żeby był lepiej przygotowany do znoszenia czynników negatywnie na niego wpływających.

Najważniejszą informacją płynącą z tego typu diagnostyki jest oczywiście możliwość przewidywania uszkodzeń. Prawidłowa diagnostyka powinna nosić za sobą cechy tzw. Preventive Maintenance, czyli właśnie diagnostyki prewencyjnej pozwalającej przewidzieć, kiedy urządzenie będzie wymagało wymiany. W przypadku akumulatorów o konieczności ich wymiany dowiadujemy się niestety często w momencie, gdy są najbardziej potrzebne, czyli np. w przypadku układów zasilania gwarantowanego podczas zaniku napięcia.

Autor: dr inż. Łukasz Rosłaniec, absolwent studiów magisterskich i doktoranckich na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej, specjalista w zakresie energoelektroniki