Các phương pháp đo dung lượng pin

Dung lượng là chỉ số đáng tin cậy nhất để đo lường sức khỏe của pin, nhưng việc ước tính dung lượng rất phức tạp. Chu kỳ sạc/xả/sạc truyền thống vẫn là phương pháp đáng tin cậy nhất để đo dung lượng pin. Trong khi pin nhỏ có thể sạc lại tương đối nhanh, thì việc dùng một chu kỳ đầy đủ trên pin axit chì lớn để đo dung lượng là không thực tế.

SAE  định nghĩa dung lượng của pin khởi động theo Dung lượng dự trữ (Reserve Capacity – RC). RC phản ánh thời gian chạy tính bằng phút ở mức xả ổn định 25A. DIN và IEC lại sử dụng Ah ở mức xả thông thường là 0,2C (5 giờ) đối với pin khởi động. Pin 60Ah sẽ xả ở mức 12A. Không có công thức chuyển đổi RC sang Ah nào nhưng công thức phổ biến nhất là (RC /2 )+16. Một phương pháp ngắn gọn là chia RC/ 1,9.

Phương pháp xả

Người ta cho rằng phép đo dung lượng bằng cách xả là phương pháp chính xác nhất, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng, đặc biệt là với ắc quy axit chì. Ngay cả khi sử dụng thiết bị có độ chính xác cao trong môi trường được kiểm soát nhiệt độ và tuân thủ các tiêu chuẩn sạc và xả đã thiết lập, vẫn xảy ra sự khác biệt giữa các thử nghiệm giống hệt nhau. Người ta vẫn chưa tìm ra tại sao ngoại trừ việc nhận ra rằng ắc quy là thiết bị điện hóa có đặc tính giống con người. Mức IQ của chúng ta cũng thay đổi tùy thuộc vào thời gian trong ngày và các điều kiện khác nhau.

Khi đánh giá kết quả kiểm tra pin, câu hỏi được đặt ra là: “Các số liệu được so sánh theo tiêu chuẩn nào?” Nếu thực hiện theo chu kỳ sạc/xả cổ điển có độ không chính xác lớn, thì các công nghệ kiểm tra hiện đại không có chuẩn mực nào và các nhà khoa học có thể hỏi: “Phương pháp nào chính xác hơn, phương pháp xả/sạc hay các công nghệ mới khác?” Đây là một câu hỏi hợp lý vì các công nghệ không xâm lấn đang nổi lên và chỉ mất vài giây để kiểm tra pin.

Các phương pháp không xâm lấn – sử dụng máy/phần mềm chuyên dụng

Spectro ™ (của Cadex) sử dụng quang phổ trở kháng điện hóa đa mô hình (multi-model electrochemical impedance spectroscopy -EIS) có thể kiểm tra tình trạng pin trong vài giây bằng quy trình quét. Công nghệ không xâm lấn này kết hợp EIS với mô hình phức tạp để ước tính dung lượng, CCA (Cold cranking amps) và SoC với sự trợ giúp của ma trận, còn được gọi là bảng tra cứu. Sau đây là cách thức hoạt động:

Một tín hiệu hình sin của nhiều tần số được đưa vào pin ở một vài milivôn. Sau khi lọc kỹ thuật số, tín hiệu được trích xuất tạo thành một biểu đồ Nyquist mà trên đó nhiều mô hình điện hóa học được chồng lên. Spectro™ chọn các mô hình phù hợp nhất; các bản sao không phù hợp sẽ bị loại bỏ. Sau đó, hợp nhất dữ liệu sẽ đối chiếu các giá trị của các tham số chính để đưa ra ước tính dung lượng và CCA. Hình 2 minh họa quy trình được cấp bằng sáng chế theo cách đơn giản hóa.

 

Hình 2: Spectro™ kết hợp EIS với mô hình phức tạp để ước tính dung lượng pin và cải thiện phép đo CCA ^[2]

Tín hiệu hình sin tạo ra biểu đồ Nyquist; kết hợp dữ liệu sẽ đối chiếu các giá trị của các tham số chính để ước tính dung lượng và CCA.

Biểu đồ Nyquist được Harry Nyquist (1889–1976) phát minh tại phòng thí nghiệm Bell Laboratories.

Ngoài ra, ngày nay, với sự phát triển của AI, việc kiểm tra dung lượng pin lithium có thể được thực hiện bởi thiết bị nhỏ gọn gắn với pin, sau đó cài app trên điện thoại, ví dụ như Battery OK