Die Kommerzialisierung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie

Cadex Electronics entwickelt einen Akku-Schnelltest auf der Grundlage der EIS-Technik. Dieses System, welches Spectro™ genannt wird, beaufschlagt den Akku mit einem sinusförmigen Signal verschiedener Frequenzen. Das Signal ist spannungsgeregelt und bleibt unter der Temperaturspannung des Akkus.

Das Spectro™ wurde an willkürlich ausgewählten Autoakkus getestet. (Autoakkus eignen sich gut da sie leicht verfügbar sind.) Um die Präzision zu demonstrieren, haben wir sechs typische Autoakkus (A, B, C, D, E und F) verschiedenen Zustands getestet. Die Akkus waren gefüllte Blei-Säure-Akkus des gleichen Modells.

Die Akkus wurden vor dem Test voll geladen, und der tatsächliche Kaltstartstrom (CCA) wurde gemäß SAE J537 festgestellt. Dann wurden die Akkus mit der AC conductance und nach der Spectro™-Methode getestet. Die Spectro™- Ergebnisse wurden mit Hilfe von modellspezifischen Matrizen ausgeführt.

Abbildung 2: Vergleich von CCA und Spectro™ mit akkuspezifischen Matrizen. Die blaue Kurve zeigt die Ergebnisse des AC conductancetests. Das Spectro™ folgt der CCA-Kurve ziemlich genau.

Akkus müssen in verschiedenen Zuständen geprüft werden können, einschließlich niedrige Ladung. Bei AC conductance hat der Ladezustand einen solch großen Einfluss auf die Kaltstart-Testergebnisse, dass sie bedeutungslos werden können. Um die Unabhängigkeit des Spectro™ vom Ladezustand zu demonstrieren, wurde das Spectro-System zur Schätzung der CCA bei verschiedenen Ladezuständen getestet. Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse.

Abbildung 3: CCA-Schnelltests bei verschiedenen Ladezuständen. Das Spectro™ zeigt verlässliche Ergebnisse bei Ladezuständen von 40-100%, während AC conductance einen starken Einfluss auf den Ladezustand hat.

Idealerweise sollte die Kurve genau horizontal verlaufen. Das Spectro™ weicht im Ladezustandsbereich zwischen 40 und 100% nur wenig davon ab. Im Vergleich weisen die CCA-Angaben der AC conductance in Abhängigkeit vom Ladezustand eine große Abweichung von der horizontalen Linie auf.

In Abbildung 4 wurden die CCA mit den Akkus F, D und C bei verschiedenen Ladezuständen (0-100% Ladung) durchgeführt. Der leistungsstarke Akku F zeigt konstante Ergebnisse zwischen 10 und 100% Ladung, Akku D zeigt brauchbare Werte zwischen 40 und 100% Ladung, während der leistungsschwache Akku C weniger stabile Ergebnisse erbringt.

Abbildung 4: Das Spectro™ errechnete die CCA von drei Testakkus verschiedener Ladezustände. Akku F zeigt konstante Werte bei 10-100% Ladung, das Ergebnis von Akku D liebt bei 40-100% Ladung im annehmbaren Bereich