{"id":1250,"date":"2024-10-25T17:17:29","date_gmt":"2024-10-25T09:17:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/?p=1250"},"modified":"2024-10-25T17:17:43","modified_gmt":"2024-10-25T09:17:43","slug":"battery-rapid-test-methods","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/fr\/battery-rapid-test-methods.html\/","title":{"rendered":"M\u00e9thodes de test rapide des batteries"},"content":{"rendered":"

Une batterie ressemble \u00e0 un organisme vivant qui ne peut \u00eatre mesur\u00e9, mais seulement estim\u00e9 par des diagnostics similaires \u00e0 ceux d'un m\u00e9decin examinant un patient. La pr\u00e9cision des tests rapides varie en fonction des sympt\u00f4mes. Ces indicateurs changent en fonction de l'\u00e9tat de charge, de l'agitation apr\u00e8s la charge et la d\u00e9charge, de la temp\u00e9rature et de la dur\u00e9e de stockage. Un test rapide doit pouvoir faire la distinction entre une bonne batterie partiellement charg\u00e9e et une batterie faible enti\u00e8rement charg\u00e9e. Les deux variantes offrent des dur\u00e9es de fonctionnement similaires entre les mains de l'utilisateur, mais ont des niveaux de performance diff\u00e9rents.<\/p>\n\n\n\n

Une analyse des performances largement utilis\u00e9e est le comptage de Coulomb, qui permet de mesurer les \u00e9nergies d'entr\u00e9e et de sortie. Le comptage de Coulomb remonte \u00e0 250 ans, lorsque Charles-Augustin de Coulomb a \u00e9tabli pour la premi\u00e8re fois la \"r\u00e8gle de Coulomb\". Le concept est \u00e9l\u00e9gant, mais le comptage de Coulomb a son propre probl\u00e8me : il perd de sa pr\u00e9cision lorsque la batterie est charg\u00e9e et d\u00e9charg\u00e9e de mani\u00e8re al\u00e9atoire. L'estimation de l'\u00e9tat de sant\u00e9 (SoH) par une solution num\u00e9rique est incompl\u00e8te si elle ne tient pas compte de la batterie chimique.<\/p>\n\n\n\n

Le principal indicateur de sant\u00e9 d'une batterie est capacit\u00e9<\/em>. La capacit\u00e9 repr\u00e9sente le stockage de l'\u00e9nergie, une qualit\u00e9 qui s'estompe progressivement et d\u00e9finitivement \u00e0 l'usage. Les autres caract\u00e9ristiques responsables de la SoH sont la r\u00e9sistance interne qui r\u00e9git le courant de charge et la capacit\u00e9 de charge. autod\u00e9charge<\/em> qui examine l'int\u00e9grit\u00e9 m\u00e9canique. Ces trois caract\u00e9ristiques doivent \u00eatre r\u00e9unies pour qu'une batterie soit consid\u00e9r\u00e9e comme saine.<\/p>\n\n\n\n

L'estimation de la capacit\u00e9 de la batterie chimique \u00e0 la vol\u00e9e est la plus complexe. Cela implique des algorithmes et des matrices qui servent de tables de recherche similaires \u00e0 la reconnaissance des lettres ou des visages. Les m\u00e9thodes modernes de test rapide s'orientent vers l'apprentissage automatique avanc\u00e9 pour saisir les nombreuses humeurs d'une batterie.<\/p>\n\n\n\n

Voici un r\u00e9sum\u00e9 des m\u00e9thodes d'essai simples \u00e0 complexes pour examiner les batteries.<\/p>\n\n\n\n

Tension<\/strong><\/td>R\u00e9v\u00e8le le SoC. L'estimation de la capacit\u00e9 n'est pas possible.<\/td><\/tr>
Test ohmique<\/strong><\/td>Mesure la r\u00e9sistance interne de la batterie pour v\u00e9rifier les caract\u00e9ristiques de charge et identifier les d\u00e9fauts. Les relev\u00e9s de r\u00e9sistance ne sont pas en corr\u00e9lation avec la capacit\u00e9. Le test ohmique est \u00e9galement connu sous le nom de test d'imp\u00e9dance (Z).<\/td><\/tr>
Cycle complet<\/strong><\/td>Lit la capacit\u00e9 de la batterie chimique avec un cycle de charge\/d\u00e9charge\/charge. Les r\u00e9sultats sont pr\u00e9cis, mais la batterie doit souvent \u00eatre retir\u00e9e du service et les tests durent des heures.<\/td><\/tr>
Test rapide<\/strong><\/td>La plupart des m\u00e9thodes de test rapide sont bas\u00e9es sur le domaine temporel ou le domaine fr\u00e9quentiel. Le domaine temporel excite la batterie avec des impulsions pour observer le flux d'ions des batteries Li-ion. Le domaine fr\u00e9quentiel balaie la batterie avec plusieurs fr\u00e9quences pour g\u00e9n\u00e9rer un trac\u00e9 de Nyquist \u00e0 des fins d'analyse. Les deux m\u00e9thodes n\u00e9cessitent des algorithmes complexes avec des param\u00e8tres ou des matrices qui servent de tables de recherche.<\/td><\/tr>
BMS<\/strong><\/td>Les syst\u00e8mes de gestion des batteries \u00e9valuent le SoC en surveillant la tension, le courant et la temp\u00e9rature. Certains BMS pour Li-ion comptent \u00e9galement les coulombs. Un BMS peut identifier un d\u00e9faut de la batterie mais n'est pas en mesure d'estimer la capacit\u00e9 avec pr\u00e9cision.<\/td><\/tr>
Comptage de Coulomb<\/strong><\/td>Lit le courant entrant et sortant. La batterie intelligente stocke les donn\u00e9es dans le registre de la capacit\u00e9 de charge totale (FCC) qui peut \u00eatre consult\u00e9, mais les lectures peuvent \u00eatre inexactes si la batterie n'est pas calibr\u00e9e. Un cycle complet corrige l'erreur de suivi.<\/td><\/tr>
Analyseur de batterie<\/strong><\/td>Une nouvelle m\u00e9thode pour estimer la capacit\u00e9 pendant la charge. Un algorithme de filtrage propri\u00e9taire \u00e9tablit le SoC pr\u00e9cis ; le comptage des coulomb estime la capacit\u00e9 de la batterie.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

M\u00e9thodes de test rapide<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Aucun test unique ne peut saisir tous les indicateurs de sant\u00e9 d'une batterie. De nombreux dispositifs de test rapide ne prennent en compte que la tension et la r\u00e9sistance interne. Alors que la perte de capacit\u00e9 d'une batterie NiCd ou NiMH peut \u00eatre corr\u00e9l\u00e9e \u00e0 l'augmentation de la r\u00e9sistance interne, cette relation est moins \u00e9vidente avec les batteries au lithium et au plomb. La publicit\u00e9 pour l'estimation de la capacit\u00e9 avec un testeur qui ne mesure que la tension et la r\u00e9sistance interne peut \u00eatre trompeuse. Elle fait croire \u00e0 l'industrie que des r\u00e9sultats complexes peuvent \u00eatre obtenus avec des m\u00e9thodes simplistes. Les instruments bas\u00e9s sur la r\u00e9sistance permettent en effet d'identifier une batterie mourante ou d\u00e9charg\u00e9e, mais l'utilisateur fait de m\u00eame.<\/p>\n\n\n\n

Une batterie est un dispositif r\u00e9actif et la m\u00e9thode par laquelle les mesures de r\u00e9sistance sont prises est importante. Une mesure en courant continu examine les valeurs r\u00e9sistives pures, tandis que le courant alternatif comprend des composantes r\u00e9actives qui fournissent des informations suppl\u00e9mentaires. Figure 1<\/strong> repr\u00e9sente l'imp\u00e9dance d'une batterie Li-ion en bon \u00e9tat et d'une batterie Li-ion d\u00e9fectueuse lorsqu'elle est balay\u00e9e par un courant alternatif de 0,1 Hz \u00e0 1 kHz. Les plus fortes variations d'imp\u00e9dance (-Imp -Z) sont observ\u00e9es sur l'\u00e9chelle des basses fr\u00e9quences allant de 1Hz \u00e0 10Hz.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Les variations d'imp\u00e9dance sont plus visibles en dessous de 10 Hz. L'\u00e9chelle horizontale est logarithmique pour condenser la gamme de fr\u00e9quences.
Source : Cadex Electronics<\/sup>
Il convient de noter que les relev\u00e9s r\u00e9sistifs seuls ne sont pas concluants. Il n'y a pas de taille unique et les signatures varient en fonction de la taille et du type de batterie. Les r\u00e9sultats sont en outre fauss\u00e9s par les niveaux de SoC, l'agitation et la temp\u00e9rature. Les laboratoires Cadex ont en outre d\u00e9couvert des diff\u00e9rences dans la mani\u00e8re dont les piles sont vieillies. Le plus \u00e9tonnant est de savoir pourquoi le vieillissement naturel produit des signatures diff\u00e9rentes de celles du vieillissement artificiel effectu\u00e9 dans des chambres environnementales avec des r\u00e9gimes de test fixes. Ce comportement humain pr\u00e9sente des similitudes avec la long\u00e9vit\u00e9 des personnes vivant dans diff\u00e9rentes r\u00e9gions du monde.<\/p>\n\n\n\n

Cadex est pionnier dans plusieurs m\u00e9thodes de test rapide. Ces m\u00e9thodes sont les suivantes Tri rapide sp\u00e9cifique au mod\u00e8le, r\u00e9ponse dynamique \u00e9lectrochimique et spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique (EIS)<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Tri rapide sp\u00e9cifique au mod\u00e8le (QSMS)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

QSMS observe des diff\u00e9rences dans les valeurs r\u00e9sistives lors de l'\u00e9valuation d'une batterie avec des m\u00e9thodes de courant continu et de courant alternatif. Par exemple, la r\u00e9sistance du Li-ion dans une cellule 18650 est d'environ 110 mOhm avec une mesure en courant continu et d'environ 36 mOhm avec un signal en courant alternatif de 1 000 Hz. L'\u00e9cart entre les deux relev\u00e9s fournit des informations sur les performances lorsqu'il est compar\u00e9 aux param\u00e8tres sp\u00e9cifiques \u00e0 la batterie qui sont stock\u00e9s dans une table de recherche.<\/p>\n\n\n\n

L'algorithme est relativement simple et le temps de test est court, mais la logistique de cr\u00e9ation des param\u00e8tres d\u00e9riv\u00e9s des batteries bonnes, marginales et mauvaises ajoute \u00e0 la complexit\u00e9. Le QSMS est l'une des nombreuses m\u00e9thodes de test rapide que Cadex a mises au point pour classer les batteries de t\u00e9l\u00e9phones portables \u00e0 la vol\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9ponse dynamique \u00e9lectrochimique (EDR)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

L'EDR mesure la mobilit\u00e9 du flux d'ions entre les \u00e9lectrodes en appliquant des impulsions de charge et en \u00e9valuant le temps de r\u00e9ponse lors de l'attaque et de la r\u00e9cup\u00e9ration. Les temps de r\u00e9cup\u00e9ration sont compar\u00e9s aux param\u00e8tres stock\u00e9s relatifs aux performances de la batterie. Figure 2 <\/strong>d\u00e9montre qu'une bonne batterie est ferme et se r\u00e9tablit rapidement, alors qu'une batterie faible est molle et se r\u00e9tablit lentement.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

L'EDR mesure le flux d'ions entre les plaques positives et n\u00e9gatives. Une batterie puissante se remet rapidement d'une attaque, tandis qu'une batterie plus faible est plus lente.
Brevet am\u00e9ricain 7,622,929 Source : Cadex Electronics<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Le coefficient de diffusion du Li-ion diff\u00e8re selon le mat\u00e9riau actif et les additifs de l'\u00e9lectrolyte utilis\u00e9s. L'EDR a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 par Cadex pour tester rapidement une large gamme de batteries de t\u00e9l\u00e9phones portables. Cette technologie est actuellement d\u00e9velopp\u00e9e pour tester des batteries plus volumineuses.<\/p>\n\n\n\n

Spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique (EIS)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

L'EIS fait passer le test rapide \u00e0 un niveau de complexit\u00e9 sup\u00e9rieur en balayant une batterie avec des fr\u00e9quences multiples pour g\u00e9n\u00e9rer un trac\u00e9 de Nyquist. Les informations de Nyquist sont ensuite superpos\u00e9es \u00e0 des mod\u00e8les \u00e9lectrochimiques qui permettent d'estimer la capacit\u00e9, le CCA et le SoC de mani\u00e8re non invasive. Le temps de test typique est de 15 secondes.<\/p>\n\n\n\n

Le diagramme de Nyquist porte le nom de Harry Nyquist<\/em> (1889-1976), ancien ing\u00e9nieur des Laboratoires Bell. Il pr\u00e9sente la r\u00e9ponse en fr\u00e9quence d'un syst\u00e8me lin\u00e9aire en affichant \u00e0 la fois l'amplitude et l'angle de phase sur un seul trac\u00e9 en utilisant la fr\u00e9quence comme param\u00e8tre. L'axe horizontal x indique l'imp\u00e9dance r\u00e9elle Ohm tandis que l'axe vertical y repr\u00e9sente l'imp\u00e9dance imaginaire. Les scientifiques pr\u00e9voient que le diagnostic des batteries s'oriente vers la technologie EIS en combinant les r\u00e9sultats des tests avec une mod\u00e9lisation complexe.<\/p>\n\n\n\n

Figure 3<\/strong> illustre les trois domaines du trac\u00e9 de Nyquist intitul\u00e9 migration \u00e0 haute fr\u00e9quence, transfert de charge<\/em> en milieu de gamme, et diffusion <\/em>sur l'\u00e9chelle des basses fr\u00e9quences.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Le demi-cercle de fr\u00e9quence moyenne repr\u00e9sente le mieux les caract\u00e9ristiques de la batterie. Les batteries plus grandes n\u00e9cessitent des fr\u00e9quences plus basses.
Source : Cadex<\/sup><\/p>\n\n\n\n

En balayant une batterie du kilohertz au millihertz, le champ de migration r\u00e9v\u00e8le les qualit\u00e9s r\u00e9sistives d'une batterie qui repr\u00e9sente une vue \u00e0 vol d'oiseau du paysage. Des caract\u00e9ristiques pr\u00e9cieuses sont trouv\u00e9es dans la gamme de fr\u00e9quences moyennes appel\u00e9e Transfert de charge. Ce domaine tr\u00e8s important forme un demi-cercle repr\u00e9sentant la cin\u00e9tique de la batterie qui fournit des r\u00e9f\u00e9rences SoH. La gamme basse, appel\u00e9e Diffusion, comprend des informations suppl\u00e9mentaires relatives \u00e0 la capacit\u00e9, mais cela n\u00e9cessite de longues dur\u00e9es d'essai. La taille de la batterie d\u00e9termine la fr\u00e9quence ; plus la batterie est grande en amp\u00e8res-heures, plus la fr\u00e9quence appliqu\u00e9e est basse.<\/p>\n\n\n\n

Un test rapide devrait durer de quelques secondes \u00e0 5 minutes maximum, mais l'application de fr\u00e9quences ultra-basses prolonge le temps. Par exemple, \u00e0 un millihertz (mHz), un cycle dure 1 000 secondes, soit 16 minutes, et plusieurs points de donn\u00e9es sont n\u00e9cessaires pour compl\u00e9ter l'analyse. La dur\u00e9e des tests peut souvent \u00eatre r\u00e9duite gr\u00e2ce \u00e0 une simulation logicielle intelligente.<\/p>\n\n\n\n

L'analyse de Nyquist est bien adapt\u00e9e pour tester les batteries au lithium et au plomb. La spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique multi-mod\u00e8le, ou Spectro\u2122 de Cadex, est la premi\u00e8re application bas\u00e9e sur l'EIS qui estime la capacit\u00e9 de la batterie. La capacit\u00e9 est le principal indicateur de sant\u00e9 ; le CCA d'une batterie de d\u00e9marrage fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la r\u00e9sistance interne de la batterie qui est responsable du d\u00e9marrage du moteur. Dans une batterie bien entretenue, le CCA reste \u00e9lev\u00e9 alors que la capacit\u00e9 diminue progressivement avec l'utilisation. Un \"non-d\u00e9marrage\" se produit lorsque la capacit\u00e9 tombe en dessous du niveau requis pour faire d\u00e9marrer le moteur. Pour \u00e9viter les surprises, une batterie de d\u00e9marrage doit \u00eatre remplac\u00e9e lorsque sa capacit\u00e9 tombe \u00e0 40 %. L'avantage de l'estimation de la capacit\u00e9 appara\u00eet \u00e9galement clairement dans cette application.<\/p>\n\n\n\n

Analyseur de batterie<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Le terme \"parser\" est utilis\u00e9 en informatique pour d\u00e9crire la r\u00e9ception et le tri des donn\u00e9es d'instruction. Cadex utilise ce terme pour d\u00e9finir la capacit\u00e9 de la batterie en \u00e9tablissant le SoC pr\u00e9cis \u00e0 l'aide d'un algorithme propri\u00e9taire (brevet en instance), puis en comptant les coulombs qui \"remplissent\" l'espace disponible de la batterie. La p\u00e9riode de charge doit \u00eatre suffisamment longue pour obtenir de bons r\u00e9sultats. Les r\u00e9sultats de laboratoire de Cadex montrent des pr\u00e9cisions de capacit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9es avec l'analyseur de batterie que ce qui est typique avec le comptage de coulomb non calibr\u00e9 d'une batterie intelligente.<\/p>\n\n\n\n

L'analyseur de batterie utilise des algorithmes avanc\u00e9s d'apprentissage automatique qui seront int\u00e9gr\u00e9s dans les chargeurs de batterie modernes afin d'assurer le contr\u00f4le de la qualit\u00e9 des batteries. Cette int\u00e9gration fera du chargeur un syst\u00e8me de supervision sans logistique suppl\u00e9mentaire et sans co\u00fbt additionnel. Les chargeurs de batterie diagnostiques rendent les performances des batteries transparentes en \u00e9liminant le syndrome de la \"bo\u00eete noire\", un probl\u00e8me qui hante les utilisateurs de batteries depuis des si\u00e8cles.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9sum\u00e9<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Aucun test rapide ne peut \u00e9valuer tous les sympt\u00f4mes de la batterie. Il y aura toujours des valeurs aberrantes qui d\u00e9fieront les protocoles de test. Les pr\u00e9dictions correctes pour les batteries en service devraient \u00eatre de 9 sur 10. Les valeurs aberrantes peuvent inclure des piles neuves qui n'ont pas \u00e9t\u00e9 compl\u00e8tement format\u00e9es, ou des piles qui ont \u00e9t\u00e9 stock\u00e9es. Un faible SoC est \u00e9galement \u00e0 l'origine d'erreurs.<\/p>\n\n\n\n

La capacit\u00e9 est le gardien de la sant\u00e9 de la batterie qui est li\u00e9e \u00e0 l'autonomie et pr\u00e9dit la fin de vie. Le terme \"capacit\u00e9\" est mal compris. Une batterie est g\u00e9n\u00e9ralement remplac\u00e9e lorsque sa capacit\u00e9 tombe \u00e0 80 %. Lors du choix des seuils de fin de vie, une organisation doit s'assurer que la batterie la moins performante peut remplir la t\u00e2che qui lui a \u00e9t\u00e9 assign\u00e9e. La r\u00e9v\u00e9lation de l'estimation de la capacit\u00e9 par un test rapide ou dans un chargeur changera la fa\u00e7on dont les batteries sont entretenues. Ces progr\u00e8s aboutiront en fin de compte \u00e0 une r\u00e9volution industrielle dans le domaine des batteries.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A battery resembles a living organism that cannot be measured; only estimated by diagnostics similar to a doctor examining a patient. The accuracy of rapid-testing varies according to symptoms. These indicators change with state-of-charge (SoC), agitation after charge and discharge, temperature and length of storage. A rapid-test must have the ability to distinguish between a […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1253,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"themepark_post_bcolor":"#f5f5f5","themepark_post_width":"1022px","themepark_post_img":"","themepark_post_img_po":"left","themepark_post_img_re":false,"themepark_post_img_cover":false,"themepark_post_img_fixed":false,"themepark_post_hide_title":false,"themepark_post_main_b":"","themepark_post_main_p":100,"themepark_paddingblock":false,"footnotes":""},"categories":[13,2],"tags":[],"class_list":["post-1250","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-battery-knowledge","category-news"],"metadata":{"_edit_lock":["1731054765:1"],"wp_statistics_words_count":["1656"],"om_disable_all_campaigns":[""],"_monsterinsights_skip_tracking":[""],"_monsterinsights_sitenote_active":[""],"themepark_post_img":[""],"themepark_post_img_re":[""],"themepark_post_img_cover":[""],"themepark_post_img_fixed":[""],"themepark_post_hide_title":[""],"themepark_paddingblock":[""],"footnotes":[""],"_edit_last":["1"],"_aioseo_title":[null],"_aioseo_description":[null],"_aioseo_keywords":["a:0:{}"],"_aioseo_og_title":[null],"_aioseo_og_description":[null],"_aioseo_og_article_section":[""],"_aioseo_og_article_tags":["a:0:{}"],"_aioseo_twitter_title":[null],"_aioseo_twitter_description":[null],"catce":["sidebar-widgets4"],"_thumbnail_id":["1253"],"views":["4343"],"rank_math_title":[""],"rank_math_description":[""],"rank_math_canonical_url":[""],"rank_math_facebook_title":[""],"rank_math_facebook_description":[""],"rank_math_facebook_image":[""],"rank_math_twitter_title":[""],"rank_math_twitter_description":[""],"rank_math_twitter_image":[""],"rank_math_twitter_use_facebook":["off"]},"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\n\t\t\n\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t