Batterianalysutrustningar för moderna batterier
Författare:Isidor Buchmann Cadex Electronics Inc. www.buchmann.ca augusti 2001

Uppladdningsbara batterier är anledning till mer bedrövelse och frustration, än någon annan del av den portabla utrustningen. Genom sin relativa korta livstid är batterier också den mest kostsamma och minst tillförlitliga komponenten.

Hur är batterier vårdade och kontrollerade?
Den här artikeln beskriver fördelarna av en modern batterianalysutrustning och hur dessa instrument används i industri och serviceföretag. Medan organisationer i offentlig säkerhet har använt batterianalys utrustningar i flera årtionden för att återupprätta och förlänga nickel-kadmium batterier, har batterivårdsutrustningar först nu börjat sitt intåg in i mobiltelefon marknaden. Tidiga modeller var mer eller mindre omedgörliga och var inte anpassade för den snabba förändringen av modelltyper på olika batterier. Dessutom var dåtidens batterianalysutrustningar komplexa och hade inte möjligheten att erbjuda snabb och tillförlitlig service av batterier anpassat efter kundernas behov.

De senaste fem åren har det skett en pånyttfödelse av batterianalys teknologin. Borta är utrustningarna som inte gjorde mer än att cykla batterierna. Med steget från de högt underhållskrävande nickel-baserade batterier till lithium-baserade batterier som inte längre kräver periodiskt urladdning, har tjänsten av en batterianalysutrustning ändrats från att tidigare utöka och förlänga batterilivslängden till att snabbtesta och snabbåtgärda.

Det finns idag två typer av batterianalysutrustningar, de med fasta och de med justerbara och programmerbara värden. Utrustningen med fasta värden är mindre kostsamma och är generellt något enklare att handha. Programmerbara utrustningar är mer tillförlitliga och snabbare. Programmerbara utrustningar tillåter bättre omställning till olika batteri behov och är mer effektiv att återskapa batteriets kraft. Förmågan att snabbtesta batterier är förbehållet endast för de programmerbara utrustningarna.

Från en teknisk synvinkel, är funktionen på de två typerna av batterianalys utrustningar enligt följande: Sätt in batteriet i en adapter på analysutrustningen och påbörja servicen av batteriet med en fast laddnings och urladdnings spänning av 600mAh. Mindre batterier blir servade relativt snabbt men större batterier är långsammare. Service tiden på ett t e x 1800mAh batterier tre gånger av ett 600mAh batteri. Kapaciteten utläses i mAh och reflekterar längden av en urladdning. I jämförelse är den programmerbara utrustningen, vilken servar batteriet mot den förinställda parametern på utrustningen. Utläsningen av resultatet är vanligtvis i procent av den nominella batterikapaciteten.

Programmerbara batterianalysutrustningar
De programmerbara batterianalysutrustningarna bibehåller batteri inställningarna och test parametrarna i systemet, vanligtvis i batteriadapterna. Det tillåter batterier att bli servade efter tillverkarens specifierade värden för batterimodellen. (Figur 1illustrerar en programmerbar batterianalysutrustning).

Batterispecifika adaptrer finns tillgängliga för alla förekommande batterier. Användarprogrammerbara adaptrer med krokodilklämmor har de möjligheter man behöver när inte en adapter finns till hands. För service center finns en universal adapter som eliminerar behovet av specifika batterier till varje modell. Två kontakter som är fjäderbelastade och monterade på en flexibel arm förser utrustningen med kontakt när de anligger mot batteriets kontakt punkter med magnet.

Fig. 1:CadexC7400 Batterianalysutrustning
Cadex C7400 servar nickel, bly och lithium baserade batterier. Batterianalysatorn är programmerbar för ett brett spektra av volt och spänningsinställningar. Anpassade adaptrer förenklar inställningar av olika batterityper mot Cadex utrustningen. Quick Test™ programmet kontrollerar hälsan på batteriet dvs. en "hälsokontroll" på tre minuter, oberoende av laddningsnivå på batteriet. Nickelbaserad batterier är automatiskt återvunna om kapaciteten faller under den användardefinerade mål kapaciteten.

Avancerade batterianalysatorer är kapabla till att utvärdera batterikondition och implementering av förbättrande service för att återvinna kapacitet. På nickelbaserade batterier, är en rekonditioneringscykel automatiskt tillämpad om en användarvald målkapacitet inte kan uppnås.

Användarvalda program servar olika batteri behov. Cadex C7400 serie har som exempel följande funktioner som standard, Prime förbereder ett nytt batteri för fältanvändning och Auto testar och rekonditionerar batterier med låg kapacitet. Custom tillåter användaren att ställa in sina egna parametrar i form av laddning, urladdning, rekonditionering, pulsladdning, alternativt annan kombination inkluderat med viloperiod och repetitioner av custom programmet.

Avancerade batterianalysatorer kan mäta batteriets inre resistens. Med information till användaren på endast några sekunder. Resistans läsning fungerar väl med lithium baserade batterier därför cell motståndet är indirekt i förhållande till kapaciteten. Inre resistens avläsning kan också användas för nickel-baserade batterier, men resultatet är långt ifrån lika tillförlitligt som batteriets hälsostatus vilken avläses med funktionen hälsokontroll.

För att öka precisionen erbjuder avancerade batteri analysatorer snabbtest program. Cadex Quicktest™ fungerar genom en konstgjord intelligent algoritm, vilken anpassas till nya batteri typer genom inlärningscykler. Ju fler inlärningscykler från batterier med varierande kapacitet desto noggrannare och mer tillförlitlig blir avläsningen. Inlärningsmatriser är lagrade i batteriadaptrerna och adderas i samma stund som de skapas. Cadex Quicktest™ utför laddningsnivåer från 20 till 90 procent. Om batteriet är utom dessa värden tillför batterianalysatorn en kort laddning alternativt urladdning för att komma inom gränsvärdena. Testet tar tre minuter, längre om förberedelse behövs. Laddningsnivån har ingen inverkan på avläsningen av resultatet i testet.

Batterier är ofta kasserade, även när möjlighet att återskapande av kapacitet är möjlig. Mobiltelefon handlarna har bekräftat att 80 till 90 procent av returnerade batterier kan bli återskapade med en batterianalysutrustning. De flesta återförsäljarna är inte rustade att tillhandata det flöde av returnerade batterier under garanti. Batterierna returneras till tillverkaren för att kasseras utan försök att återskapas.

För att förbättra servicebehovet för mobiltelefonindustrin, är avancerade batterianalysutrustningar med snabb fix program bestående av ultra-snabba laddnings och kapacitets ökande (Power boost) program. Till exempel kan Cadex Boost väcka batterier till liv på nytt vilka varit omöjliga att återuppliva på grund av för låg urladdning. Programmet tillämpar en mild laddning för att aktivera skyddssäkringen och öka spänningen till en fungerande nivå.

Olikt den jämnt fördelade spänningsstyrkan som är till för batterier i analog utrustning, laddas batterier för digital utrustning med kraftiga pulsspänningsströmmar. Det globala systemet för mobile communication (GSM) överför röst data i 567 ms strömmar med en pulsspänning av 1,5 ampere och högre.

Moderna batterianalysutrustningar är kapabla att simulera digital laddning, med möjlighet att testa batterier under fältmässiga villkor. Det ska dock noteras att inte alla analysatorer har möjlighet att reproducera de korta GSM spänningsströmmarna. Batterianalysutrustningar i mellanprisklassen använder ofta lägre frekvenser än i real tid. Kapacitetsavläsningen är något bättre när urladdning sker vid lägre frekvenser än i realtid. En simulerad pulsurladdning, även om den görs vid låga frekvenser, ger mer noggranna resultat än vid användandet av likström (DC).

En del av batterianalysutrustningarna printar servicerapporter och batterietiketter. Denna funktion underlättar underhåll, speciellt i en miljö av stor flotta där personal ska göra periodiskt service enligt ett schema. Att märka (etikettera) batterier med senaste servicedatum påminner användaren när det är dags att serva batteriet nästa gång. Etikettering av batterier fungerar väl, på grund av att service- historiken finns i identitets koden på batteriet. Vilken är tillgänglig där den behövs som bäst, på batteriet.


PC programvara
Några av batterianalysutrustningarna på marknaden är möjliga att ansluta till en dataprogramvara genom en PC anslutning. Den här möjligheten utökar funktionaliteten av batterianalysutrustningen, förenklar användningen och tillåter användaren att uträtta komplexa och tillförlitliga batteri tester med minimal utbildning av personalen. Tilläggas kan också att PC programvaran tillåter utvecklingsingenjörer att samla in och lagra värdefull information om batteriet genom att köra anpassade individuella testprogram.

Cadex Batteryshop™ är ett Windows-baserat PC program som fungerar i samspel med Cadex 7000 serie av batterianalysutrustningar. Alltjämnt är analysutrustningarna en enhet som används fri stående för sig själv. Med PC programvaran ansluten uppgraderas den till en överlägsen enhet i enkelhet, funktion och spårbarhet. För att serva ett batteri, väljer användaren en batterimodell från databasen och klickar med musen på valt objekt. PC;n programmerar batterianalysutrustningar till korrekta parametrar och är klar för att serva batteriet. Programmering av batterianalysutrustning genom att avläsa en på etikett printad och på batteriet fastsatt streckkod är också möjligt.

En flotta av batterier/packar servas genom att först märka alla batterier/packar med ett unikt batteri-identifikations nummer. Batteryshop™ genererar etiketter i ett streckkods format. Användaren scannar sedan batteri identifikationskoden och batterianalysutrustningar programmeras därefter automatiskt till rätt inställningar genom PC;n. Alla testresultat är lagras och uppdateras i databasen under det specifika batteri identifikationsnummer. All information till batteriet i form av prestanda, underhålls historik och produkt information är tillgänglig med ett musklick.

Denna funktion gör det möjligt att kunna följa batteriet/batteripackarna från födelse till pension. Batteryshop™ assisterar även batteritillverkare och sammansättningsenheter av batteripackar. Typiska användningsområden är: livstidscykeltestning, test av produktionsparti för kvalitetskontroll och dokumentering för ISO eller annan kvalitetsprocess samt garantiärenden. Tekniska data som, batterikemi, volt och spänningsinställningar sätts manuellt via Pc;n.

Laddning, urladdning och temperaturkurvor kan visas i realtids grafik på skärmen. Internet kommer säkert att spela en central roll i batteritestning. Batteryshop™ har möjligheten att hämta matriser för snabbtest mätningar, sända batteritest resultat till en central enhet, ladda ner program för uppgradering av befintlig testutrustning etc. PC programvaran är i hög grad lika skicklig på att stödja en batterianalysutrustning, som i ett system med upp till 120 stycken utrustningar.

Summering
Batterianalysutrustningar har i huvudsak två distinkta marknadsapplikationer: att underhålla och återskapa flottor av batterier av etablerade batterianvändare i den offentliga service sektorn, kontroll och reparation av batterier använda i mobiltelefoner och andra relaterade marknader. Den andra marknadsapplikationen efterfrågar en mer komplex modell av utrustning på grund av den stora variationen av batterier i cirkulation och olikheter av användargrupperna.

Tillverkare av batterianalys utrustningar experimenterar med nya idéer för att förenkla batteritestning. Beprövade modeller från andra branscher utvärderas och jämförs. Ett exempel på en sådan modell är det automatiska pris och artikel avläsningssystemet i affärer och stormarknader. Här avläser expediten information i det lagrade minnet, uppgifter för att göra transaktionen komplett på elektroniskt väg tas från databasen. Kunskapen finns lagrat i systemet, och tidigare inventariestatusnivå är tillgänglig när som helst.

Lagersystem hjälper till att utforma batteri testning. Detta är speciellt lämpligt för större service- center och företag med global verksamhet. Uppgiften att utbilda förenklas, när komplexa funktioner och procedurer kan inkluderas i ett användarvänligt paket. Att lagra testresultat på en central plats i företaget är en annan fördel som ett sådant system kan erbjuda.


Din portabla kommunikationsutrustning är endast så bra som kraftkällan är i den!
Den här artikeln innehåller utdrag från den andra utgåvan med titeln Batteries in a Portable World-A Handbook on Rechargeable Batteries for Non-Engineers.

Författare:Isidor Buchmann Cadex Electronics Inc. www.buchmann.ca august 2001
Svensk översättning av Mikael Ohlson BatteriGrossisten AB, generalagent för Cadex Electronics Inc.
Augusti 2001 www.batterigrossisten.com - info@batterigrossisten.com