Az akkumulátoros eszközök üzemideje ezen eszközök egyik legfontosabb paramétere: egyrészt jelzi a felhasználónak, hogy mennyi ideig használhatja az eszközt, másrészt a tervezési fázisban nyomon követhetőek a hatékonyabb energiafogyasztás érdekében tett tervezési és kivitelezési erőfeszítések

Az akkumulátor üzemidejének meghatározása
Az akkumulátor üzemidejét ún. kisütési teszttel határozhatjuk meg. A mérési eljárás egyszerűnek tűnik: az eszközt a teljesen feltöltött akkumulátorral bekapcsoljuk, és annak lemerüléséig használjuk. A bekapcsolás és a lemerülés között eltelt időt nevezzük az eszköz üzemidejének. A mérést azonban számos külső tényező is befolyásolja (lásd az alábbi táblázatot!).

Akkumulátor szimulálása
Felmerült, hogy az akkumulátor lemerülésének emulálására (kisütési teszthez) tápegységet használjanak. Ez idáig ez nem volt bevett gyakorlati módszer. Az akkumulátor állapotának pontos emulálása (típus és feltöltöttség állapota) problémát jelent: egy tápegység használata további változókat és mérési/teszt hibákat visz a rendszerbe.

Egy általános tápegység nem képes úgy működni, mint egy akkumulátor, ami nem sül ki teljesen, vagyis a kisütési teszt sohasem éri el a végfeltételt. Helyette egy speciális funkciókkal rendelkező tápegységre van szükség az akkumulátor emulálásához.

Az emulálóeszköznek - egy vezérelhető kimeneti ellenállás mellett - kiváló tranziensválasszal kell rendelkeznie, figyelembe véve az eszköz áramfelvételének jelalakját. Ahhoz, hogy minden tekintetben szimulálni tudjuk egy akkumulátor működését, a tápegység kimeneti feszültségét olyan mértékben kell tudni csökkenteni, ahogy a töltés csökken egy valóságos akkumulátor használatakor a kisütési teszt alatt. Az akkumulátor merülésének emulálása a teljesen feltöltöttől a kisütött (lemerült) állapotig nagy kihívást jelent, éppen ezért kifinomult akkumulátormodellt kell alkalmazni. Ha ez nem megfelelő, akkor a tápegység használatakor és az akkumulátor alkalmazása esetén kapott eredmények nem azonosak.
Mindaddig, amíg az akkumulátor modellezésére a jó megoldás nem érhető el, a kisütési teszt legjobb módja egy valóságos akkumulátor használata; ez pontosan ugyanazokat az eredményeket adja, amiket a végfelhasználó tapasztalni fog az eszköz használata során.

Az üzemidő nem az egyetlen mérendő paraméter
Egy eszköz tervezésekor a kisütési időn túl további dolgokról is szeretnénk tudomást szerezni, hogy lássuk, mi történik a teszt folyamán. Ez az akkumulátor áramának és feszültségének egyidejű mérését teszi szükségessé. Az áram/feszültség-idő diagram felvételével teljes képünk lehet az elért kisütési folyamatról (1. ábra).

Az áram és a feszültség egyidejű méréséhez két digitális multiméter (DMM), vagy egy 2-csatornás adatgyűjtő, vagy egy 2-csatornás digitalizáló szükséges. A feszültség mérése nem okozhat semmi nehézséget, mivel az csak lassan változik, és egy DMM vagy adatgyűjtő elegendően gyors a kb. 1 másodpercenkénti mintavételhez. Az áram mérése azonban sokkal nagyobb kihívást jelenthet. Több akkumulátoros eszköznél is fejlett teljesítménygazdálkodást használnak az üzemidő növelésére. Ezen rendszerek különböző alrendszereket akár néhány száz mikroszekundum időközökre kapcsolnak ki és be, hogy így takarékoskodjanak az energiával. Az eredmény egy gyorsan változó áramhullámforma, ami mikroamperek és amperek között változhat. A DMM-ek átlagolják a méréseket, amik akár több száz milliszekundumig is tarthatnak, így nem alkalmasak a gyorsan változó áram mérésére.

Egy másik felmerülő probléma a DMM-en eső feszültség. Áramméréskor a digitális multiméter beépített, kalibrált söntellenálláson keresztül méri az áramot. Amekkora feszültség esik ezen ellenálláson, annyival
csökken a mérendő eszközre jutó feszültség. Ez akár néhány száz millivolt is lehet (2. ábra).

Gyorsan változó áram hosszú idejű mérésére a legjobb választásnak egy digitalizáló tűnik. A digitalizálóknak elegendően nagy sávszélessége van gyors változások rögzítéséhez, azonban áram közvetlen mérésére nem alkalmasak, így söntellenállás használata szükséges. Mekkora legyen ez az ellenállás, ha a mérendő dinamikatartomány mikroampertől amperig terjed? Ha úgy méretezzük, hogy alkalmas legyen a legkisebb áramok pontos mérésére is, akkor túl nagy feszültség fog rajta esni nagy áramoknál, ami nem megengedhető a mérendő eszköz szempontjából. Ha a söntöt a nagy áramok méréséhez méretezzük, akkor a kis áramok nem fognak elég nagy feszültséget ejteni rajta, hogy azt pontosan lehessen mérni. Így kompromiszszumra van szükség a pontosság és a megengedhető maximális feszültségesés között.

Új megoldás az akkumulátorkisütési tesztelésben
2010 júniusában megjelent az Agilent N6781A akkumulátorkisütő analizátor modulja (3. ábra) (Battery Drain Analyzer) és 14585A analizátorszoftvere a kisütési tesztek elvégzéséhez. Az N6781A úgy képes működni, mint egy terhelés nélküli árammérő, ami annyit jelent, hogy nincs feszültségesés a műszeren keresztül, így az akkumulátor és az eszköz között a tényleges áramot mérhetjük. Ez egyedülálló lehetőséget nyújt a tökéletes és problémamentes automatikus méréshatárváltásra. Képes áramot mérni néhány mikroampertől az amperes nagyságrendig 100 000 minta/s sebességgel anélkül, hogy bármilyen adatot is elvesztenénk a méréshatárváltás alatt, ideálisan alkalmazkodva ezzel a kisütési teszt közbeni áramméréshez. Képes továbbá ezzel egy időben a feszültség mérésére is. Az Agilent 14585A vezérlő- és analízisszoftverrel egy akkumulátor kisütési tesztje gyorsan beállítható, és a kisütési mérések eredményei egyszerűen kiértékelhetők speciális szoftver megírása nélkül. Az N6781A modul egyaránt illeszthető az N6705B DC tápegység-analizátorba vagy az N6700 1U magas moduláris tápegységkeretbe. (4. ábra)

További információt az eszközökről a www.agilent.com/find/N6780 weboldalon talál.