שלום אביעד,

שאלתך אינה שאלה פשוטה, משום שאת 'מצב הטעינה' (State-Of-Charge או SOC בקיצור) של הסוללה אי אפשר למדוד ישירות. כמו כן, חלק מהשיטות מסובכות וחלקן אף מוגנות בפטנטים ואינן זמינות לציבור הרחב.

ככלל, אפשר לומר שישנן ארבע טכניקות "קלאסיות" להערכת מצב הטעינה.

1. מדידת מתח חשמלי:
בעזרת וולטמטר (מת מתח) אפשר למדוד את מתח הסוללה, כלומר ההפרש בפוטנציאל החשמלי בין שתי נקודות במרחב. מכשיר המדידה "יודע" את היחס בין מצב הטעינה למתח החשמלי, בהתאם למפרט הטכני הספציפי של כל סוג של סוללה, וכך מקבלים הערכה של מצב הטעינה. חסרונה של השיטה הוא שהיא תלויה מאוד בטמפרטורה ובמשך הזמן שעבר מאז הפעם האחרונה שהסוללה נפרקה או נטענה: מומלץ למדוד 24 שעות אחרי השימוש האחרון.

2. מדידה כימית
בעזרת מכשיר הנקרא הידרומטר מודדית את המשקל הסגולי של נוזל הסוללה. בסוללות שבהן האלקטרוליט נוזלי, כמו במצבר של מכונית (תא עופרת-חומצה), המשקל הסגולי מגלה לנו את צפיפות האלקטרוליט, ומכאן אפשר להסיק כמה טעינה נשארה לנו. כלומר, כאשר הסוללה "מלאה" (100 אחוזי טעינה) יש הרבה אלקטרוליט (-HSO4) בתמיסה האלקטרוליטית של המצבר, כך שהצפיפות הסגולית גבוהה ומגיעה ל-1.28. אם הסוללה "ריקה" (פרוקה) יש בה פחות חומצה גופריתנית ויותר מים ועופרת גופרתית ולכן הצפיפות הסגולית תהיה נמוכה יותר, בסביבות 1.14. הצפיפות הסגולית של מים מזוקקים היא 1, כך שבדרך כלל יותר יונים פירושם יותר צפיפות סגולית.


מצבר לרכב,  12V , 36Ah, 300A | התמונה לקוחה מוויקיפדיה

3. מדידת לחץ
יש סוללות שבהן משתתף גז בתגובה האלקטרוכימית. בסוללות כאלה, אם נמדוד את הלחץ הפנימי של הסוללה נכל לקבל הערכה טובה של מידת הטעינה של הסוללה.

4. מדידת זרם (Coulomb Counting)
זו השיטה שבה נמדד מצב הטעינה של רוב הפלאפונים והמחשבים הניידים, שמשתמשים בסוללות ליתיום-יון). בסוללות אלה, מודדים לאורך זמן את הזרם הנכנס והיוצא מהסוללה ומשתמשים בו כמדד לאחוזי הטעינה. אפשר להמשיל את המדידה הזו להערכת חשבון הבנק של אדם לפי רווחיו והוצאותיו. אם יודעים כמה כסף היה בזמן נתון, נדע להוסיף או לגרוע כל סכום שיתווסף לחשבון או ייצא ממנו.


סוללת ליתיום-יון של חברת נוקיה | התמונה לקוחה מוויקיפדיה

לדוגמה, אם נטען סוללה בזרם של שני אמפר למשך שלוש שעות, נקבל תוספת של  שישה אמפר לשעה לסוללה (21,600 קולון, ולכן המדידה נראת באנגלית "ספירה קולונית"). אם הקיבולת של הסוללה היא 24 אמפר לשעה, אנו יודעים שהסוללה נטענה לרמה של 25 אחוז. כדי לקבוע זאת צריך לדעת מה מצב הטעינה בתחילת הטעינה, וכך נדע את מצבו בכל רגע נתון. השיטה הזו משולבת לעתים במדידת מתח, והיא סובלת לא פעם מאי דיוקים כשהסוללה הנמדדת אינה חדשה.

יש שיטות נוספות למדוד את מצב הטעינה, אולם אלו הן השיטות המסורתיות.

יונתן ברעם
המחלקה לכימיה אורגנית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.