В чем измеряется емкость батареи: в чем измеряется, что это такое, остаточная и резервная, как проверить

Подходящим материалом является нихромовая проволока, используемая для создания нагревательных спиралей в электрических плитках. Нихромовые элементы можно заменить металлической полосой из прочих нагревательных устройств.

Для напряжения 12 В показатель тока должен находиться в рамках 80-120 Ампер, а сопротивление – 0,1-0,15 Ом. Прибор для измерения такого сопротивления сложно найти. По этой причине подбирают длину одного элемента и измеряют ток, который он пропускает. После этого совмещают несколько подобных деталей.

Самодельный аппарат делают последовательно:

1. Подбирают нихромовую проволоку или нагревательную полосу и измеряют мультиметром до 15 А ток. Элемент должен пропускать 10-12 А.
2. Соединяют 10 таких деталей, получая нагрузку в 100-120 А. Проволоку необходимо надежно скручивать.
3. Полученный элемент помещают в подходящий корпус и фиксируют в нем. Если коробка небольшая, то проволоку несколько раз сгибают так, чтобы витки не касались друг друга. Параллельное соединение должно быть надежным, что обеспечивается изолирующими цилиндрами, которые устанавливают на изгибы.
4. Концы скрутки припаивают к контактам на выходе, а снаружи – к соединительным проводам.
5. Подключают вольтметр.
6. Крепят на концы соединительного кабеля зажимы, которые потом подсоединяют к аккумулятору.

Когда устройство будет готово, можно проводить измерения в домашних условиях.

От чего зависит текущая емкость АКБ

В процессе эксплуатации удельная емкость АКБ меняется. Сначала пластины разрабатываются, поэтому показатели вместимости высокие. После этого прибор начинает работать стабильно, значение не отходит от одного уровня. Затем емкость начинает уменьшаться из-за изнашивания пластин.

На вместимость влияют активные материалы, конструкция электролитов, электродов, их температура и концентрация, амортизация батареи, величина разрядного и пускового тока, содержание налета в электролитах и прочие факторы.

Снижение начинается при увеличении разрядного тока. Если АКБ разряжают специально, то устройство теряет меньше вместимости, чем при плавном режиме с низким уровнем тока. Это позволяет зафиксировать на корпусе показатели для разного времени разряжения.

Емкость одинаковых аккумуляторов редко меняется. Низкие показатели характерны для небольших промежутков разрядки, а высокие – для больших временных отрезков.

Значение вместимости начинает меняться, когда повышается температура электролитов. Если из-за этого превышаются допустимые нормы, то срок службы снижается. Высокая температура электролитов понижает их вязкость, и они попадают в действующую массу. При этом сопротивление начинает расти.

По этой причине коэффициент использования активной массы при разряжении больше, чем при заряжении с низкой температурой. В связи с этим нужно проверять емкость АКБ на каждом этапе его эксплуатации.

Как измерить ёмкость аккумулятора? Измерение емкости аккумуляторных батарей

Для того чтобы замерить емкость аккумулятора (A/Ч) нужно подсоединить стабильную нагрузку к выводам аккумулятора, (для удобства расчета емкости ток должен быть 0,1А; 0,5А; 1А; 5А) и, с момента подключения нагрузки, начать отсчет времени. Когда напряжение достигнет максимально допустимого уровня разряда аккумулятора отключить нагрузку и остановить отсчет времени.

За время H, аккумулятор передаст нагрузке электрическую энергию:
Pн = W*H [кВт*час].

Предлагаемое устройство было разработано для проверки емкости аккумуляторов. Схема устройства представлена на Рис.1. Основой устройства является микроконтроллер (U1) PIC16F628A. Он выполняет функцию счетчика времени разряда аккумулятора (в минутах), в связи с этим устройство получило название «Минутомер». Микропроцессор (U2) PIC12F675 выполняет функцию компаратора. Компаратор следит за уровнем напряжения на аккумуляторе (порог срабатывания можно настроить переменными резисторами RV1, RV2).

В момент включения питания память U1 обнуляется и на индикаторе высвечи-вается “0000”. Проверяемый аккумулятор подключается к выводам  минутомера.  Кнопкой “ВКЛ.” на вывод 7 U1 подаётся сигнал запуска. На выводе 10 U2  появля-ется лог. “1”, открывается транзистор Q2, подключается нагрузка и начинается отсчёт времени.

Этой же “единичкой” включается индикатор запуска (светодиод) D1. В данной схеме, стабильная нагрузка – Устройство, автоматически поддержи-вающее заданную силу электрического тока в электрической цепи при изменении в ней напряжения. (Ток нагрузки должен быть номинальным для данного типа аккумулятора и температура окружающей среды + 20 ° С. – +25 ° С.). Замер напряжения производить непосредственно на выводах аккумулятора.

Вместо стабильной нагрузки можно подключить накальную лампу, но тогда подсчет емкости аккумулятора будет неточным т.к. при изменении напря-жения будет меняться ток текущий через лампу, к тому – же подобрать лампу с нужными параметрами сложно.

Как проверить емкость аккумулятора телефона — Евгений Васильев — Хайп

Покупая телефон, особенно китайский, многим хочется узнать, насколько соответствует реальная емкость его аккумулятора заявленной. Многие также желают узнать, насколько износилась батарея их смартфона после определенного периода эксплуатации. Особенно часто такое желание возникает, если девайс начинает держать заряд ощутимо хуже, чем после покупки.

Проверить емкость аккумулятора телефона можно несколькими способами, как программными, так и аппаратными. Первые удобнее, так как требуют только установки приложения и тестирования в нем. Однако проверка аккумулятора на аппаратном уровне, с помощью специального оборудования, иногда бывает точнее.

В чем правильно измерять емкость аккумулятора

Начать стоит с определения единиц, в которых правильно измерять емкость аккумулятора. Многие считают таковыми миллиампер-часы (мАч), что не совсем верно. Измерять в мАч можно только относительную разницу в емкости между двумя батареями одного типа и напряжения.

Дело в том, что электрическая мощность вычисляется путем умножения рабочего напряжения (вольты) на силу рабочего тока (амперы). Единица измерения этой мощности – ватт. Количество энергии – это мощность, которая может быть выдана за период времени (часы). Соответственно, при ее измерении – к вольтам и амперам добавляются часы. Правильная единица измерения емкости аккумулятора – ватт-часы (Втч).

Емкость в ватт-часах – это электрическая мощность, которую аккумулятор может выдавать в течение часа. Соответственно, объем 10 Втч указывает, что при выдаче мощности 10 Вт батарея протянет ровно час, а если снизить нагрузку до 5 Вт – 2 часа, 1 Вт – 10 часов. Напряжение и сила тока сравниваемых аккумуляторов при этом не имеют значения, так как ватт-час – единица самостоятельная, абсолютная.

Измеряя емкость батареи в мАч, мы учитываем только ток (миллиамперы), но не напряжение (вольты). Если два аккумулятора, на 2000 мАч и 4000 мАч, имеют одинаковое напряжение, то второй больше первого ровно вдвое. Но если первый выдает при этом 4 вольта (литий-ионный), а второй – только 2 (свинцово-кислотный, 1 ячейка), то аккумуляторы будут одинаковыми. Ведь если умножить 2000 мАч (2 Ач) на 4 вольта – будет 8000 милливатт-часов (8 Втч), а если умножить 4000 мАч на 2 вольта – в итоге тоже будет 8000 мВтч.

Из-за того, что ампер-часы без учета напряжения в конкретный момент времени не позволяют определить количество энергии, не стоит оценивать объем аккумулятора телефона по показателям мАч, которые выдает USB-тестер.

KWS -V21

Среднее напряжение литиевой батареи смартфона составляет чуть меньше 4 вольт, и показатель мАч в характеристиках указывается для него. Зарядка телефона же обычно производится напряжением 5 вольт (от 5 до 12 при поддержке быстрой зарядки). Поэтому, если за время зарядки от 0 до 100% прибор показал 3000 мАч, а КПД зарядки около 100%, то в батарею залилось 15 Втч энергии.

С учетом понижения напряжения на батарее до 3,8 вольт, это значит, что емкость аккумулятора в единицах, используемых производителем, составляет около 3,94 Ач или 3940 мАч (15 Втч, разделенные на 3,8 вольт). Так что не спешите обвинять китайцев, будто они «не долили» миллиампер-часов, если прибор показывает меньше, чем должно быть.

Как проверить емкость аккумулятора телефона USB-тестером

Как уже говорилось выше, самый простой способ проверить емкость батареи телефона – использовать USB тестер.

USB Safety Tester J7-T

Такой прибор с одной стороны содержит штекер USB, которым вставляется в блок питания, с другой – гнездо USB, в которое смартфон подключается кабелем. Также прибор содержит экран, на которые выводятся показатели тестирования.

Разновидностей USB-тестеров много: от простеньких за пару долларов, умеющих только показывать вольты, амперы и считать мАч – до продвинутых профессиональных в десятки раз дороже. Последние часто оснащаются цветными экранами, умеют считать ватт-часы в готовом виде, поддерживают быструю зарядку, учитывают КПД, могут синхронизироваться с ПК для построения графиков и т.д. Чтобы просто проверить емкость аккумулятора телефона – достаточно и простенького приспособления, вроде того, что на иллюстрации.

KCX-017

Чтобы провести замеры – разрядите смартфон «в ноль». Затем подключите тестер в зарядное устройство, к тестеру подсоедините кабелем свой аппарат, и оставьте заряжаться до 100%. Когда батарея зарядится – тестер покажет, сколько энергии в нее залито.

Если прибор умеет показывать ватт-часы – это и есть количество энергии. Чтобы перевести его в мАч, разделите полученное число на напряжение 3,8 вольт, и умножьте на примерно 0,9 (так как КПД редко превышает 90%). То есть, если прибор показывает 10 ватт-часов (10 Wh), то (10/3,8)*0,9=2,37 Ач или 2370 мАч составляет объем батареи. Если заявленная в характеристиках смартфона емкость – 2500 мАч, то износ батареи около 5%.

Если USB тестер измеряет только мАч, то нужно делать поправку на разницу напряжений. Для этого сначала умножьте число мАч на 5 (вольт), а затем полученный результат (это будут милливатт-часы) разделите на 3,8 и умножьте на 0,9.

При показаниях тестера 4669 мАч емкость аккумулятора смартфона составит 4669*5=23345 мВтч, (23345/3,8)*0,9=5529 мАч. То есть, хоть прибор и указал только 4669 мАч, но емкость батареи телефона в единицах, указанных в характеристиках – около 5529 мАч.

Как измерить емкость батареи телефона программным способом

Если у вас нет тестера, измерить емкость батареи смартфона можно с помощью специальных приложений. Один из лучших вариантов такого – AccuBattery. Бесплатная версия программы обладает широкой функциональностью и умеет вычислять рабочие параметры аккумулятора. Скачать ее можно в Google Play.

Для тестирования установите программу на смартфон, а затем рязрядите его до выключения. Поставьте устройство на зарядку, включите и запустите приложение. Во вкладке «Зарядка» внизу установите проектную емкость, указанную производителем, если она отображается неправильно. Оставьте устройство заряжаться, желательно, до 100%.

Когда смартфон зарядится – вы можете перейти в программе во вкладку «Здоровье». Там отображается текущий показатель емкости, рассчитанный на основе данных, встроенных в контроллер заряда в телефоне. Программа автоматически рассчитывает степень износа аккумулятора и показывает его.

Если держать AccuBattery в фоне постоянно – приложение может формировать графики износа, чтобы вы могли определять, насколько быстро деградирует батарея в вашем телефоне.

Минусом AccuBattery, как и любого аналога, является большая зависимость от точности бортовых сенсоров смартфона. Ведь расчеты ведутся на основе показателей вольтметра и амперметра, встроенных в контроллер заряда. Если эти датчики неточны, искажают информацию – то и конечные показатели будут некорректными.

Хуже всего программные методы работают (точнее, на работают) с дешевыми китайскими смартфонами из ценового диапазона около $100. Такие устройства, с целью удешевления, часто лишают полноценных датчиков. Если они и есть (а измерять напряжение и ток умеет любой контроллер батареи на плате смартфона), то доступ к данным сенсорам из операционной системы отсутствует. В таком случае измерить емкость аккумулятора телефона программой не получится.

Помимо тестеров и программ, есть и более точные способы измерения емкости батареи. Имеются полноценные тестеры для проведения замеров на батареях, отключенных от смартфона. Такие часто используются для тестов, например, круглых аккумуляторов форматов 18650, 14500 и тому подобных.

LiitoKala Lii-500

Проведя замеры на батарее, отключенной от смартфона, вы получите наиболее точные показатели емкости. Но так как 90% современных мобильников оснащаются несъемными аккумуляторами, использующими для подключения шлейф вместо контактной площадки (как было раньше), этот метод измерения емкости для них неприменим.

Измерение ёмкости аккумулятора

Что такое ёмкость аккумулятора, и как её измеряют

Ёмкость – это заряд Q новой батарейки или полностью заряженного аккумулятора. Заряд (количество электричества) измеряется в Кулонах: 1 Кулон = 1 Ампер × 1 секунда . Обычно ёмкость измеряется в единицах ампер·час или ма·час . Типичная ёмкость аккумулятора типоразмера ААА 1000 ма·час, АА – 2000 ма·час. Аккумулятор ёмкостью 1000 ма·час может давать ток 1000ма в течение 1 часа или 100ма в течение 10 часов. Если учесть напряжение U , то можно оценить запасённую в аккумуляторе энергию E = Q × U

Для определения ёмкости аккумулятора его полностью заряжают, затем разряжают заданным током I , и измеряют время T , за которое он разрядился. Произведение тока I на время T и есть ёмкость аккумулятора Q = I × T . Так же измеряется ёмкость батарейки, но после полного разряда аккумулятор можно снова зарядить, а батарейку уже нельзя использовать. Смысл в том, что вы измерите ёмкость батареек данного типа . Кстати, ёмкость щелочных батареек примерно равна ёмкости современных NiMh аккумуляторов того же типоразмера – AA(2000 ма·час), AAA(1000 ма·час).

Схема для измерения ёмкости

Предлагаемая схема разряжает аккумулятор через резистор R до напряжения почти полного разряда NiCd или NiMh элемента – примерно 1 вольт. Ток разряда равен I = U / R . ( О выборе тока разряда ) Для измерения времени разряда T используются часы, работающие от напряжения 1.5-2.5V. Для защиты аккумулятора от полного разряда применено твёрдотельное реле PVN012 . Оно отключает аккумулятор при снижении напряжения U до минимально допустимого Ue = 1V .

Как это работает

Аккумулятор надо полностью зарядить и подключить к устройству. Часы надо установить на 0 и нажать кнопку Start . В этот момент реле замыкает контакты 4-5 и 5-6. Начинается разряд аккумулятора через резистор R и подаётся напряжение на часы. Напряжение на аккумуляторе и резисторе постепенно снижается. Когда напряжение на резисторе R снизится до 1V реле размыкает контакты. Разряд прекращается и часы останавливаются.

По мере разряда аккумулятора управляющий ток через контакты реле 1-2 уменьшается примерно от 8 до 2mA. При управляющем токе 3mA сопротивление контактов 4-5 и 5-6 менее 0.04 Ом. Это достаточно мало, чтобы не учитывать при расчёте тока – если нужен ток разряда 1A, берите резистор R=1.2 Ом.

После прекращения разряда напряжение на аккумуляторе возрастает до 1.1-1.2V из-за внутреннего сопротивления элемента.

Потери на контактах

Измеритель в корпусе зарядника

При повторении этой схемы примите меры для уменьшения сопротивления контактов аккумулятора и разъёмов. При токе 0.5-1A на контактах можно потерять 0.1V и более, что ухудшит точность измерения. Такие же потери вызывает стальная пружина, используемая в некоторых держателях аккумулятора. Пружину и другие стальные контакты надо шунтировать медным проводом. Я сделал один из вариантов измерителя ёмкости аккумуляторов АА и ААА в корпусе от простого зарядного устройства, у которого были хорошие медные контакты.

Дополнительные вопросы

Саморазряд

Обратите внимание, что ёмкость свежезаряженных аккумуляторов выше, так как со временем часть заряда теряется из-за саморазряда . Чтобы узнать величину саморазряда, нужно измерить емкость сразу после зарядки, и измерить ещё раз через неделю (месяц) после зарядки. Саморазряд NiMh аккумуляторов может достигать 10% в неделю и более.

С какой точностью измеряется ёмкость?

Точное количество электричества можно определить интегрированием по времени dQ = 1/R × U(t) × dt .

По экспериментальным графикам разряда видно, что по мере разряда напряжение уменьшается примерно от 1.4V до 1.0V. Ток разряда U/R тоже уменьшается. При использовании в качестве среднего напряжения номинальной величины 1.2V получается точность не хуже 10%. Это справедливо, если аккумулятор используется примерно при таком же токе разряда, как и при измерении ёмкости.

Пример графиков разряда

Если при измерении был ток 0.5A, а при использовании 5A, то аккумулятор разрядится в несколько раз быстрее, чем ожидается. При токе использования 0.05А ёмкость окажется больше, чем при измерении. При токе 0.005A ёмкость может оказаться меньше измеренной из-за саморазряда аккумулятора в течение большого времени эксплуатации. Значительное отличие тока измерения от тока эксплуатации вносит погрешность более 10%.

Использование в устройстве стальных контактов вместо медных может увеличить погрешность на 10% и более, особенно при большом токе разряда.

Некоторая погрешность величины напряжения отсечки 1.0V связана с зависимостью вольт-амперной характеристики твёрдотельного реле от температуры. В комнатных условиях это даёт погрешность в 1-2%.

Каким должен быть ток разряда?

Надо выбирать такой ток, при котором обычно используется этот аккумулятор. Если ток разряда слишком большой, то из-за внутреннего сопротивления напряжение на аккумуляторе быстро снизится ниже 1 вольта, и измеренное значение ёмкости будет низким. Если выбрать слишком малый ток разряда, то измеренная ёмкость получится больше, чем аккумулятор реально выдаст при работе в вашем приборе.

Зачем два диода?

Диоды используются для защиты твёрдотельного реле при случайном обрыве резистора R . Если вы уверены, что обрыв невозможен, или вы измеряете ёмкость аккумуляторов с напряжением менее 1.4V ( один элемент AA или AAA ), то диоды можно убрать. При этом схема помещается внутри будильника, как у меня было сделано раньше. Резистор 5 Ом защищает реле при нажатии кнопки Start. Его тоже можно убрать, если включить кнопку параллельно контактам 4-5, как на упрощённой схеме.

Как измерить ёмкость литий-ионного аккумулятора?

В этом случае к батарее подключается делитель напряжения по образцу, показанному на схеме. Используя делитель напряжения, можно измерить ёмкость батареи из нескольких аккумуляторов или ёмкость литий-ионного аккумулятора.

Требуемый ток разряда I при среднем напряжении Um обеспечивает сумма двух резисторов: R + r = Um / I .

Резистор R рассчитывается так, чтобы при конечном напряжении на батарее Ue , напряжение на резисторе R стало равно 1V: R = (Um / I) × (1V / Ue) .

Как проверить ёмкость аккумулятора по напряжению?

По напряжению ёмкость определить нельзя. Для каждого типа батарей и аккумуляторов есть типичные кривые разряда. По ним можно оценить отношение заряда к ёмкости (  процент заряда  ). Я использую зарядное устройство Ansmann , которое для такой оценки измеряет напряжение при заданном токе разряда. Однако у NiMh аккумуляторов не только ёмкость, но и рабочее напряжение уменьшается с возрастом. В некоторых случаях Ansmann давал оценку 30% в то время, как измерение до полного разряда давало 80%.

Как измерить ёмкость аккумулятора без этой схемы?

Подключите к заряженному аккумулятору резистор R и вольтметр. Следите по часам. Через некоторое время T напряжение U снизится до минимально допустимого. В этот момент отключите резистор. Ёмкость равна Q = T × U / R

В чём отличие от схемы, которая была на сайте раньше?

0. Старая схема
1. Вместо 1.3-1.1V на часы подаётся 2.6-2.2V
2. Вместо выключателя для дополнительного элемента питания использован контакт реле, и теперь отключение обоих аккумуляторов происходит автоматически.
3. Добавлена защита реле от обрыва резистора R

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить?

Этот раздел перенесён на отдельную страницу “Внутреннее сопротивление”

Автомобильный аккумулятор (АКБ)

Автомобиль не заводится, хотя зарядное устройство работает нормально, и показывает, что аккумулятор полностью заряжен. Дело не в ёмкости. После нескольких слишком глубоких разрядов внутреннее сопротивление увеличилось, и аккумулятор больше не может выдать ток, необходимый для работы стартёра. Придётся купить новый аккумулятор, и больше не допускать глубокого разряда.

Как измерить ёмкость АКБ

Для оценки ёмкости можно использовать лампу от фары в качестве нагрузочного сопротивления. Это должна быть лампа накаливания, например, галогеновая, но не светодиодная. Лампа 60вт потребляет ток 5А. Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Следите по часам. Когда напряжение снизится до 11в – разряд закончился – отключите лампу. Если это не сделать, то аккумулятор испортится. Если до окончания разряда прошло 10 часов, то ёмкость вашего аккумулятора 50 а·час. Если 5 часов, то 25 а·час. Этот тест не гарантирует, что машина заведётся, так как стартёру нужно не 5А, а 100-150А.

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора

Лампу от фары можно использовать для оценки внутреннего сопротивления. При токе 100А на внутреннем сопротивлении не должно теряться более 1 вольта. Соответственно, при токе 5А не должно теряться более 0.05 вольта (1в * 5А / 100А). Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Запомните величину напряжения. Отключите лампу. Обратите внимание, насколько увеличилось напряжение. Если, допустим, напряжение возросло на 0.2 вольта, то аккумулятор испорчен, а если на 0.02 вольта, то он исправен. При токе 100А потеря напряжения будет всего 0.4в (0.02в * 100А / 5А).

Конденсатор вместо аккумулятора?

Ёмкость конденсатора определяется немного по другому: C = Q / U

Ёмкость зависит от геометрии конденсатора. Если увеличить расстояние L между пластинами конденсатора, то заряд Q и напряжённость электрического поля между пластинами E не изменятся, а разность потенциалов U = E × L увеличится. Поэтому ёмкость конденсатора C уменьшится.

Можно ли использовать конденсатор вместо аккумулятора или наоборот?

В некоторых случаях можно, и используют. Главное отличие конденсатора от аккумулятора при использовании в качестве источника тока в том, что по мере разряда напряжение на аккумуляторе долго остаётся стабильным, а на конденсаторе оно снижается пропорционально оставшемуся заряду.

capacitor 3000F 2.7V

Какой конденсатор мог бы заменить обычный аккумулятор ААА (1000 ма·час)?

Q = 1000 ма·час = 3600 А·сек = 3600 Кулон
C = Q / U = 3600 К / 1.2 В = 3000 Фарад

Такие конденсаторы “Ионисторы” по принципу устройства приближаются к аккумуляторам, так как обкладками конденсатора служит химический двойной электрический слой на границе электрода с электролитом.

 
Евгений Корниенко

2004

что это такое? Конечное напряжение разряда

Для безопасной эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо придерживаться следующих правил:

• Не создавать цепь короткого замыкания между клеммами батареи, поскольку значительный ток короткого замыкания заряженной батареи способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог.
• Не хранить аккумуляторные батареи в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и батареи значительно снижают свою емкость.
• Подключать аккумуляторную батарею в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Заряженная батарея имеет значительный запас энергии и способна при неправильном подключении вывести устройство из строя.
• Не вскрывать корпус батареи. Содержащийся внутри гелеобразный электролит способен вызвать химический ожог кожи.
• Утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы.

Технические характеристики

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре — обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: — батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах — обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях — так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется в ампер-часах. Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 2000 Ач.

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его — это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей «глубокого разряда» .

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для . В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) — например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором , которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

1. Напряжение на аккумуляторе . Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
2. Второй метод определения степени заряженности — по плотности электролита . Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Срок службы аккумуляторов

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах — приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц — около 8.

Еще один важный момент — в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд — не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто — у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, «Ваш Солнечный Дом»
©При цитировании ссылка на эту страницу и на «Ваш Солнечный Дом» обязательна

ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) — энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость — номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд — потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи — наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов «заряд-разряд».

Самый важный параметр практически любого аккумулятора – это его емкость! Ведь от нее зависит то — сколько он будет отдавать энергии в течение определенного времени. И это не обязательно аккумуляторная батарея автомобиля этим параметром обладают все АКБ, начиная от «пальчиковых» которые вы вставляете в свой фотоаппарат или плеер, заканчивая сотовыми телефонами. В общем, знать и правильно понимать этот параметр, это очень важно! Особенно для авто, ведь если взять не ту емкость – то возможны проблемы с запуском двигателя в холодное время, а также его может банально не хватать для вашей бортовой сети. В общем будем разбираться …

Для начала определение.

Емкость аккумулятора – это количество энергии, которую может отдавать батарея, при определенном напряжении, в определенный отрезок времени (зачастую берется обычный час). Измеряется в Амперах или Миллиамперах в час.

По этой характеристики вы выбираете батарею для своего автомобиля, ведь зачастую производитель рекомендует то или иное значение, для нормального функционирования машины. Если занизить этот параметр, то скорее всего холодные пуски будут осложнены.

НА многих автомобильных батареях (да и на простых бытовых тоже), мы зачастую видим такой параметр — 55, 60, 75 Ам*ч (англ. Ah).

На обычных телефонных — 700, 1000, 1500, 2000 mAh (тысячные доли Ампера). Этот параметр как раз и обозначает емкость АКБ. Не стоит его путать с другим параметром как напряжение, как нам известно – 12,7В

ИТАК — что же обозначают эти 60 Ам*ч ( Ah)?

Все очень просто – эта аббревиатура говорит нам о том, что аккумулятор может работать целый час с нагрузкой в 60 Ампер и номинальным напряжение в 12,7В. Это и является емкостью, то есть он способен накопить в себя такой запас энергии.

Однако это максимальные значения, 60 Ампер это очень большой ток, если перевести его на Ватты, то получается – 60 Х 12,7 = 762 Ватта. Хватит согреть несколько раз электрический чайник, или освещать весь дом несколько суток, с условием, что у вас светодиодные лампы, которые зачастую берут всего 3 – 5 Ватт в час.

Надеюсь это понятно, сразу хочется сказать — что если нагрузка не 60 Ампер, а скажем 30, то АКБ будет работать два часа, если 15 – 4 часа, если 7,5 – 8 часов. Думаю это понятно.

Но вот почему на одних авто емкость в 45 Ампер, у других 60, а третьи вообще должны комплектоваться 75А вариантами?

Все автомобили разные, существуют как класс «A» самый малый, до скажем класса «E» или «D» — представительские седаны. Характеристики машин различные, начиная от пуска до последующего потребления бортовой сетью. Ведь объемы двигателей будут различаться в разы.

Так для маленьких и «легких» малолитражек хватит за глаза аккумулятора в 40 – 45 Ампер – час, а вот для больших и мощных седанов нужно 60 – 75 Ам*ч.

Но почему так?

Все дело в — чем больше аккумулятор, тем больше в нем свинца, электролита и т.д. Что позволяет накопить больше энергии и больше одномоментно его отдать. Так скажем в варианта в 40А пусковой ток будет около 200 – 250А, которые, он сможет отдавать 10 секунд – для малого двигателя, этого достаточно скажем до объема в 1,0 – 1,2 литра. Но этого может быть недостаточно для больших моторов в 2,0 – 3,5 литра, тут пусковой ток должен быть в 300 – 400А, что в два раза больше. Также стоит учитывать, что зимний пуск, еще более сложный – нужно крутить не только поршни, но и густое моторное масло.

Поэтому на малолитражки можно ставить большие АКБ, а вот малые на большие авто нежелательно.

Емкость напрямую зависит от количества – и электролита в конструкции. Понятно, что чем больше этих материалов использовано, тем больше может накопить энергии батарея. Вот почему варианты на 40 и 75А будут отличаться почти в два раза, как по габаритам, так и по весу. То есть здесь прямопропорциональная зависимость.

Малолитражки сами по себе маленькие машинки, подкапотное пространство у них скудное, а поэтому ставить «огромную» батарею просто не рационально! Да и зачем? Если малый вариант прекрасно справляется – запускает мотор.

Со временем батарея деградирует, то есть емкость начинает падать. Для обычных кислотных АКБ срок службы примерно равен 3 – 5 годам (есть, конечно исключения, работают по 7 лет, но это редко).

Емкость падает, и АКБ уже не может отдать нужный пусковой ток, скажем в 200 – 300А за 10 секунд. Соответственно приходит время его менять. Но почему происходит процесс деградации, причин тут масса:

• Сульфация плюсовых пластин. При глубоких разрядах на пластинах образовывается налет из солей серной кислоты, он очень плотный – полностью закрывает поверхность. Пятно контакта с электролитом падает, и емкость аккумулятора снижается.
• Осыпание пластин. Такое может происходить при перезарядах, особенно когда не хватает уровня электролита в банке. Пластины просто осыпаются вниз и емкость снижается иногда просто катастрофически.
• Замыкание банки. Если пластины перемкнут между собой, плюсовая и минусовая, тол банка выйдет из строя. Упадет не только емкость, но и напряжение. Однако такую .

Сейчас полезное видео, смотрим.

НА этом собственно заканчиваю, думаю информация для вас была полезна. Читайте наш АВТОБЛОГ.

Автомобиль состоит не только из механических элементов, но и из электронных. И их основой является автомобильный аккумулятор. Именно он обеспечивает работу всей электроники в машине, накапливая заряд и предоставляя его по необходимости. В его основе лежит химическая реакция, поэтому он имеет свойство постепенно снижать свои технические характеристики по мере использования.

Так как аккумулятор не вечен, необходимо регулярно проверять его работоспособность. Это позволит избежать неприятностей, связанных с его разрядкой или недостаточным напряжением для запуска автомобиля. Лучше проводить проверку комплексно, используя услуги СТО, однако не всегда это доступно. В таких случаях возможна самостоятельная проверка с помощью подручных средств.

Признаки поломки

Электроника – сложная вещь, поэтому определить поломку аккумулятора лишь на основе внешних признаков достаточно сложно. Но, если изначально знать основные признаки неисправности питания, то эта задача становится куда проще. Поэтому стоит запомнить основные признаки, свидетельствующие о недостаточном заряде или поломке автомобильного аккумулятора. Среди них:

• отсутствие свечения от индикатора заряда аккумулятора;
• щелчки при запуске стартера;
• медленная работа стартера;
• слабое свечение фар.

Вся электроника автомобиля дает сбои, если аккумулятор имеет слабый заряд . Хотя проблемы могут быть по другим причинам, комплекс этих признаков явно означает неполадки АКБ.

Совет! Если на вашем аккумуляторе встроен индикатор заряда, то определить работоспособность куда проще. Зачастую индикатор имеет два цвета: зеленый и белый. Первый свидетельствует о нормальном состоянии устройства, а второй означает низкий уровень жидкости. Если же индикатор вовсе не работает, то АКБ нужно зарядить.

Проверка заряда

Первым делом при проблемах с аккумуляторов необходимо проверить уровень его заряда. Ведь именно это определяет эффективность устройства и работу всей электроники в автомобиле. Кроме того, недозаряд АКБ может быть признаком поломки генератора. Поэтому стоит следить за этим фактором и по возможности проверять.

В современных моделях аккумуляторов для проверки уровня зарядки имеются специальные индикаторы, изменяющие свой цвет. Но зачастую такого элемента на устройстве нет, поэтому нужно проверять старыми и доступными методами.

Для проверки заряда можно использовать мультиметр или вольтметр. Процесс проверки элементарен — необходимо лишь замерить напряжение на клеммах аккумулятора, предварительно отключив его. На основе результата определяется текущее состояние устройства и возможность его дальнейшей эксплуатации.

Оптимальным показателем напряжения в аккумуляторе является 12,6 В. Он сигнализирует о полностью исправном устройстве с полным зарядом. Если же показатель упал до 12,2 В, то это свидетельствует о незначительном разряде. Если же напряжение даже ниже 12 В, то такая батарея требует срочной зарядки.

При падении ниже 11 В – высок шанс поломки устройства. Необходимо попытаться зарядить его, если проблема заключается в неисправности генератора или других элементов питания. Если же они работают нормально, но напряжение повысить не удается, то использовать такой аккумулятор опасно. Это может пагубно повлиять на работу автомобиля и повредить другие электронные элементы системы.

Емкость

Этот показатель является основой для автомобильного аккумулятора. Он отражает собой время, которое способна работать батарея без потери силы тока. Она измеряется в ампер-часах и является важным фактором при приобретении подобных устройств.

Количество энергии, которое способна содержать батарея, постепенно снижается в процессе ее эксплуатации. Это важный фактор для работы автомобиля, поэтому нужно контролировать его и периодически замерять. Для этого имеется несколько методов:

• контрольный разряд;
• расчет посредством мультиметра;
• с помощью специальной техники.

Хотя первые два метода достаточно сложны, они позволяют в домашних условиях определить емкость батареи. Последний же требует специальной аппаратуры, которая зачастую имеется на СТО. Если же найти такую аппаратуру, то самостоятельная проверка емкости существенно упрощается.

Важным нюансом является то, что проверки проводятся лишь на полностью заряженном аккумуляторе. В противном случае результат будет некорректен.

Проверка посредством мультиметра

Метод проверки емкости посредством мультиметра или вольтметра довольно сложен, хотя и быстр. Для измерения этого показателя понадобится следующее оборудование: мультиметр, а также прибор, который будет потреблять приблизительно половину заявленной емкости устройства. Другими словами, при емкости в 7 А/ч потребление должно составлять около 3,5 А.

При этом стоит учесть напряжение, при котором работает прибор. Оно должно составлять 12 В. Для таких задач подойдет обычная лампа от автомобильной фары, но все же потребление стоит подбирать соответственно своему аккумулятору.

Недостатком такого метода является то, что с его помощью нельзя сказать точную емкость АКБ. Можно лишь узнать текущий процент емкости от первоначальной. Другими словами, такой тест определяет износ устройства.

Метод схож с ранее упомянутым способом проверки заряда аккумулятора. Подключив определенный прибор, необходимо подождать пару минут, после чего замерять напряжение на клеммах. После необходимо сверять по следующим параметрам, определяющим процент от первоначальной емкости:

• более 12,4 В — 90-100%;
• между 12 и 12,4 В — 50-90%;
• между 11 и 12 В — 20-50%;
• менее 11 В — до 20%.

Однако уже при показателе меньше 50% емкости ездить с таким аккумулятором нельзя . Это комплексно вредит всему автомобилю.

Интересно! Если в качестве питаемого прибора подключалась лампа, то по ней можно определить поломку аккумулятора. Если она светит тускло или мигает, то такая батарея однозначно неисправна.

Полученный результат нужно сравнить с процентом, после чего сопоставить с заявленной емкостью. Это позволит приблизительно определить текущую емкость и вынести соответствующее решение насчет дальнейшей эксплуатации устройства.

Определить емкость аккумулятора куда проще посредством контрольного разряда или специальных тестеров. Использование второго варианта позволит получить быстрый результат, поэтому они используются в различных сервисах и мастерских. Первый же метод заключается в замере скорости разрядки АКБ на основе силы тока.

Емкость автомобильного аккумулятора — важный фактор, который стоит учитывать и регулярно проверять, так как со временем ресурс устройства уменьшается, емкость стремительно снижается. Существенное снижение сказывается на работе электроники автомобиля, поэтому стоит тщательно за этим следить.

Что касается метода контрольной зарядки, в этом видео описываются нюансы этого метода. Это позволит узнать точную емкость АКБ, используя лишь подручные инструменты:

В чем и почему измеряется емкость аккумуляторов

Заряд Q, как количество электричества, измеряется к кулонах (Кл), электроемкость конденсаторов C – в фарадах, микрофарадах (мкф), а вот измеряется почему-то не в фарадах, а в ампер-часах (миллиампер-часах).

Что бы это значило? Один ампер — это кулон за одну секунду, мы знаем из курса физики, что если через проводник за 1 секунду проходит электрический заряд равный 1 кулону, то по проводнику течет ток в 1 ампер.

И что тогда такое ампер-час? Ампер-часом (Ач) считается емкость аккумулятора, при которой по приведенному току в 1 ампер, аккумулятор разрядится за 1 час до минимально допустимого напряжения.

1 ампер-час — это 3600 кулон. Пусть, мы хотим получить батарею конденсаторов, эквивалентную по разрядной характеристике, хотя и на коротком участке, аккумуляторной батарее номиналом 12 вольт, емкостью 55 ампер-часов. 55 ампер в течение часа — это 55*3600 кулон.

Примем изменение напряжения от 13 до 11 вольт, тогда поскольку Q = С(U1-U2), то С = 55*3600/2 = 99000 Ф. Почти 100 килофарад эквивалентная электроемкость автомобильного аккумулятора, если бы его разрядная характеристика была такой же, как у конденсатора.

В интернете есть видео, где шестью суперконеднсаторами по 3000 Ф, на 2,7 В каждый, соединенными последовательно заменяют стартерную батарею автомобиля. Получается 500 Ф примерно на 16 В.

Давайте прикинем, какой ток и в течение какого времени сможет дать такая сборка. Пусть рабочий диапазон принят снова от 13 до 11 вольт. В течение какого времени можно рассчитывать на ток в 200 А (с запасом)? I = С(U1-U2)/t, тогда t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 секунд. Достаточно чтобы завести двигатель.

Аккумулятор – это устройство, предназначенное для хранения электрической энергии, причем энергия в этом устройстве хранится в химическом виде.

Принцип действия аккумулятора заключается в том, что два металла находятся в растворе кислоты, и при этом они вырабатывают электричество. Аккумуляторы характеризуется по таким основным характеристикам, как:

• емкость
• внутреннее сопротивление
• ток саморазряда
• срок службы

Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора — это количество запасенной электроэнергии, которой обладает аккумулятор. Это одна из самых главных характеристик аккумулятора, ведь от емкости зависит время работы электроприборов, подключенных к аккумулятору.

Емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах (мА*ч). При этом на этикетке или же непосредственно на аккумуляторе указывается номинальная емкость. Дело в том, что номинальная емкость не всегда равняется реальной. Реальная емкость аккумулятора может отличаться от номинальной в диапазоне от 80 до 110%. Связано это с тем, что на протяжении всего срока эксплуатации аккумулятора, его реальная емкость постепенно меняется, как правило, в сторону уменьшения и, кроме всего прочего, зависит от множества дополнительных факторов. Значительно влияют на реальную емкость условия эксплуатации и обслуживания, время эксплуатации и способ зарядки аккумулятора.

Различие номинальной и реальной емкости аккумулятора

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.

Номинальная электрическая емкость – это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии.

Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе (при разряде батареи) постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения.

Измеряется емкость в ампер-часах (А/ч или мА/ч) и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.

Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи.

Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА/ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА – в течение 10 ч, или 10 мА – в течение 100 ч.

Практически же при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе – превышается. В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.

Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию в нагрузку.

Типичные сроки сохранности заряда различных типов батарей и аккумуляторов (при условии полного заряда)

• Никель-гидридные (Ni-MH) аккумуляторы – 2 недели (саморазряд 30% в месяц).
• Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы – 3 недели (саморазряд 20% в месяц).
• Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы – 6 недель (саморазряд 10% в месяц).
• Свинцовые кислотные аккумуляторы – 3 месяца (саморазряд 5% в месяц).
• Литиевые (Li-Metal) аккумуляторы – 1 год.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление – также достаточно важный параметр аккумулятора. Единицей измерения внутреннего сопротивления является миллиом (мОм). Сопротивление, в свою очередь, зависит от емкости одного элемента (банки) аккумулятора, числа этих элементов, типа аккумулятора, срока службы и условий работы. Определяется внутреннее сопротивление с помощью приборов-анализаторов.

Во время работы аккумулятора внутреннее сопротивление постепенно увеличивается. Если аккумулятор имеет сопротивление в целых 500 Ом, то можно сделать вывод о том, что он имеет весьма солидный возраст или просто неправильно использовался.

Большое внутреннее сопротивление приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как следствие, к меньшему времени работы приборов, так как по закону Ома большое сопротивление значительно увеличивает потребляемый ток и одновременное падение напряжения. А при сильном падении напряжения подключенный электроприбор принимает аккумулятор за разряженный или же просто за тот, который не в состоянии работать. В результате аккумулятор не может выдать всю запасенную энергию, что значительно сокращает время работы электроприборов.

Саморазряд аккумулятора — это самопроизвольная утечка электроэнергии из заряженного аккумулятора в течение некоторого времени. Этому явлению подвержены практически все виды аккумуляторов, независимо от их устройства и электрохимического типа.

Для количественного определения саморазряда служит величина энергии, которую теряет аккумулятор на протяжении определенного периода времени, и исчисляется он в процентах от величины полностью заряженного аккумулятора. Величина саморазряда – не постоянна, так, в первые сутки после зарядки она достигает максимальных значений, а затем постепенно уменьшается.

В связи с этим, принято измерять величину саморазряда в первые сутки, а затем через месяц после заряда. На саморазряд также имеет влияние температура окружающей среды, причем взаимосвязь между величиной саморазряда и температурой пропорциональна. Имеется в виду, что при повышении температуры увеличивается и величина саморазряда.

К примеру, у некоторых типов аккумуляторов при повышении температуры от 20 до 30 градусов величина саморазряда увеличивается в два раза. Если говорить о более конкретных его значениях, то для аккумуляторов Ni-Cd типа нормальной считается величина 10% в сутки, а аккумуляторы Ni-MH типа имеют несколько большую величину саморазряда, для Li-Ion и для Li-Pol эта величина настолько мала, что ее оценивают только через месяц после заряда. Что же касается месячной величины саморазряда, то для этих же типов аккумуляторов соответственно имеем такие параметры:

• Ni-Cd – 20%
• Ni-MH — 30%
• Li-Ion — 10%

Эти показатели являются среднестатистическими, и могут несколько отличатся у каждого конкретного аккумулятора.

Для определения величины срока службы аккумулятора используют количество циклов между зарядом и разрядом аккумулятора, которое он способен выдержать во время эксплуатации, не меняя при этом в значительных пределах своих главных параметров, таких как емкость, величина саморазряда, в!гутрсннее сопротивление.

Также учитывается время, которое истекло с момента изготовления аккумулятора. В том случае, если емкость уменьшается до 60% номинального значения, аккумулятор считается вышедшим из строя. На срок службы влияют самые различные факторы:

• тип аккумулятора
• способ заряда
• условия эксплуатации
• правильность обслуживания

В зависимости от используемой электрохимической системы все аккумуляторы делятся на следующие типы:

• SLA/Pb – классические свинцово-кислотные
• Ni-Cd – никель-кадмиевые
• Ni-MH – никель-маталлгидридные
• Li-Ion – литий-ионные
• Li-Pol – литий-полимерные, которые являются относительно новым словом в современной технике.

Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит

Содержание:

Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах.

Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).

Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея.

Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора. Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.

Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея.

Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи.

Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).

Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда

Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током.

Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время.

Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.

Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости.

Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки.

Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.

Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.

Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.

Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера

Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений.

Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора.

Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.

Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.

Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.

Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд.  Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.

После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.

Емкость аккумуляторной батареи — важная характеристика при выборе

15024 Опубликовано 24 октября 2018

Аккумуляторная батарея (АКБ) характеризуется рядом параметров,

и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах.

Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «А*ч».

Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.

Емкость батареи

С точки зрения физики емкость аккумулятора измеряется в Кулонах (Кл), а не в А*ч, и она равна способности проводника отдавать энергию при силе тока в 1А за 1с времени.

Поэтому параметры емкости аккумуляторных батарей C путают с электрическим зарядом Q (количеством электричества). Заряд Q [Кл] в свою очередь  равен [1А]*[1с], при переводе в часы [3600 Кл] = [1А]*[60*60]=[А*ч].

Автомобильные АКБ емкость измеряется в ампер-час (Ah), для мобильных устройств в миллиампер-час (mAh).

Упростим восприятие в виде формул:Также некоторые производители указывают емкость батарей в киловатт-часах (кВт*ч). Чтобы перевести кВт*ч в А*ч необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=В*А], I=P/U [А=Вт/В], таким образом чтобы перевести мощность в ампер-часы необходимо мощность P поделить на напряжение сети (220В/380В) и умножить на час.Номинальная электрическая емкость (С) задает количество электричества, отдаваемое аккумулятором при стандартном цикле разряда, который устанавливается в 10 или 20 часов. Другим условием разряда является конечное напряжение разряда 1,8 В на одну банку аккумулятора. Таким образом, АКБ с номинальным напряжением 12 В разряжается до 10,8 В.

Для определения разрядного тока (в амперах) следует разделить емкость (в ампер-часах) на длительность разряда (в часах).

Пример: АКБ емкостью 66 А*ч может работать 20 часов при токе разряда 66/20=3,3 (А).

Разумеется, это не означает, что эту батарею можно разряжать в течение 1 часа током 66 А – при увеличении разрядного тока емкость АКБ снижается, а большие значения тока недопустимы – пластины аккумулятора могут покоробиться.

Кроме номинальной емкости АКБ существует еще понятие резервной емкости. Резервная емкость определяет, сколько часов аккумулятор сможет питать бортовую сеть автомобиля при отказавшем генераторе. В этом случае резко возрастает разрядный ток, с учетом обогрева и освещения он составляет порядка 25 А. При такой нагрузке резервная емкость составляет ⅔ от номинальной.

Пример: Для АКБ номинальной емкостью 66 А*ч резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (А*ч).

Ток 25 А в цепи эта батарея будет поддерживать в течении 44/25≈1,8 (А), т.е. менее 2 часов. На этикетке АКБ резервная емкость, если она указывается, приводится не в ампер-часах, а в минутах. Так, по примеру выше она будет порядка 100 минут.

Существует простое правило определения резервной емкости в минутах «навскидку» — для этого емкость АКБ в А*ч нужно умножить на 1,6. Проверим для нашего аккумулятора: 66 х 1,6≈106 (мин). Почти полное совпадение с предыдущим расчетом.

Номинальная емкость АКБ определяется целым рядом конструктивных и технологических ее характеристик, а также условиями эксплуатации. Среди основных влияющих факторов:

• химический состав электролита;
• размеры свинцовых пластин;
• количество и свойства активной массы.

Емкость зависит и от температуры окружающей среды. На каждый градус температуры ниже 20 °С емкость снижается примерно на 1 А*ч, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 А*ч своей емкости.

Номинальная емкость АКБ не достигнет величин, теоретически рассчитываемых исходя из количества активных веществ в аккумуляторах, поскольку с электролитом взаимодействует не вся активная масса. Обычно коэффициент использования активной массы аккумуляторных пластин составляет 50-60%.

Как измерить емкость своего аккумулятора

Умея измерить емкость аккумулятора, можно проверить соответствие реальной емкости проставленной на этикетке для нового аккумулятора, а также периодически проверять ее для эксплуатируемого.

Для проверки емкости необходимо провести цикл «заряд-разряд» – вначале полностью зарядить аккумулятор (как правило, рекомендуемым зарядным током в 10% от номинальной емкости до напряжения 14,4 В в течение 13-15 часов при зарядке полностью разряженной АКБ), а затем разрядить его для измерения электрической емкости до напряжения 10,8 В требуемым в соответствии с выбранной длительностью цикла разряда (10 или 20 часов) током разряда.

К АКБ необходимо подключить нагрузку, ток через нагрузку контролировать амперметром, а напряжение на клеммах АКБ измерять вольтметром. В качестве нагрузки можно использовать мощный электрический резистор (или реостат) сопротивлением в омах, вычисляемым по формуле R=U/I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I – разрядный ток (ампер).

Пример: При разряде 12-вольтовой батареи током 3,3 А сопротивление нагрузочного резистора должно составлять 12/3,3≈3,6 (Ом).

При отсутствии подходящего резистора или реостата в качестве нагрузки можно подключить одну или несколько соединенных параллельно автомобильных ламп накаливания.

Поскольку на лампах, кроме номинального напряжения, обычно обозначается номинальная мощность в ваттах, лампы удобно подбирать по их мощности по формуле: P=U x I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I — ток разряда (ампер).

Пример: Для разряда АКБ с номинальным напряжением 12 В током 3,3 А к ней можно в качестве нагрузки подключить автомобильные лампы накаливания общей мощностью 12 х 3,3 ≈ 40 (Вт).

Если аккумулятор емкостью 66 А-ч выдержит испытание, то эти лампы, будучи к нему подключены, будут непрерывно гореть 20 часов, при этом напряжение на выводах аккумулятора не должно опускаться к концу цикла разряда ниже 10,8 В.

Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости

Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.

Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.

Пример: 2-литровый двигатель требует АКБ емкостью 50 х √2≈70 (А-ч).

Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.

Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.

От чего зависит производительность аккумуляторной батареи в

Производительность аккумулятора — это способность батареи как можно дольше сохранять максимальную ёмкость и сопротивляться саморазряду, износу и старению из-за химических процессов.

Аккумуляторы для телефонов и смартфонов — типы и характеристики.

Все хотят выбрать самый хороший элемент питания. И хотя идеального варианта не существует, приблизиться к нему возможно. Просто учитывайте четыре фактора, которые оказывают существенное воздействие на производительность батареи.

В любом химическом элементе питания уменьшается полезная ёмкость из-за реакций веществ внутри даже тогда, когда он не подключён к электронному устройству. На саморазряд больше всего влияет температура (хранения или эксплуатации).

Период, в течение которого аккумулятор способен вмещать максимальный процент энергии от заявленной ёмкости (рассчитывается заводом в условиях комнатной температуры).

Ёмкость — это мера энергии, сохраняемой внутри ячейки.

Выражается она в Ач (ампер-час) или мАч (Миллиампер-час) и определяет способность батареи работать в соответствии с указанными критериями разряда в течение установленного заводом периода времени от одной зарядки.

Аккумулятор повышенной ёмкости (усиленный) превышает спецификации OEM-производителя и обеспечивает более длительное время автономной работы, чем оригинальная батарея.

Пример аккумуляторов повышенной ёмкости для телефонов и их цены.

Когда вы переносите телефон или другой гаджет с батареей внутри с холода в тепло и наоборот, то производительность аккумулятора и срок службы снижаются.

• Высокая температура усиливает химические реакции внутри, что преждевременно изнашивает АКБ. • Низкая температура замедляет химические реакции внутри и делает АКБ менее ёмким и надёжным.

Комнатная температура 25°C — это золотая середина, идеальные условия для хранения и эксплуатации батареи. Высокая температура начинается от +35°C. Переохлаждение ниже 0°C негативно сказывается на состоянии батареи (за исключением литиевых ячеек Penn State). Любые резкие перепады тоже приводят к преждевременному износу элемента питания.

Почему АКБ зимой работает хуже? Подготовить аккумулятор на зиму

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

• внутреннее сопротивление
• напряжение
• емкость
• отдача

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры:

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза.

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С  дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках. 

• Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.
• 12,24 В — заряде 50%,
• 11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp, где С – емкость, а·ч;Ip – сила разрядного тока, а;tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч  до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством Optimate или Battery Service — данные зарядные устройства имеют режим хранения и не требуют отключения от акб после окончания процесса зарядки акб.

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством. 

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее — это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Емкость аккумуляторной батареи

Емкость аккумуляторов— это количество электрической энергии, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при определенном режиме разряда и температуре от начального до конечного напряжения. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1Кл), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (Ач).

• Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле:
• C=Ip *tp,гдеС– емкость, Ач;
• Ip– сила разрядного тока, А;
• tp– время разряда, Ч.

Номинальная емкость— емкость, которую должен отдать новый полностью заряженный аккумулятор в нормальных условиях разряда, указанных в стандарте на этот аккумулятор. При этом напряжение не должно упасть ниже определенной величины.

Так как емкость зависит от разрядного тока и конечного разрядного напряжения, в условном обозначении аккумуляторов указывается емкость, соответствующая определенному режиму разряда. Для стартерных аккумуляторов за номинальную принимается емкость при 20-часовом, стационарных при 10-часовом, тяговых при 5-часовом режимах разряда.

Пример оценки ёмкости батареи 20-ти часовым режимом разряда током 0.05 С20 (током, равным 5% от номинальной ёмкости). Если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях.

Она зависит от полноты заряда. Часть же заряда теряется на газообразование, это уменьшает коэффициент отдачи.

Емкость остаточная– величина, соответствующая количеству электричества, которое может отдать частично разряженный аккумулятор при установленном режиме разряда до конечногонапряжения.

Резервная ёмкость аккумуляторной батареи— время, в течение которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями стартерных аккумуляторных батарей после значения тока холодного старта.

Емкость зарядная— количество электричества, сообщаемое аккумулятору во времязаряда.Зарядная емкость акб всегда больше разрядной из-за потерь энергии на побочные реакции и процессы.

При постоянном токе заряда l зарядная емкость С= I * t, где t — время заряда.

Измерение емкости ведется до падения напряженияхотя бы одного элемента аккумуляторной батареи до величины, регламентированной для конкретного режима разряда.

В течение срока службы емкость акб изменяется. В начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость некоторое время держится стабильной, а затем начинает постепенно уменьшаться из-за устаревания активной массы пластин.

Емкость батареи зависит от количества активного материала и конструкции электродов, количества и концентрации электролита, величины тока разряда, температуры электролита, степени изношенности аккумулятора, наличияпосторонних примесей в электролитеи других факторов.

При увеличении тока разряда емкость батареи уменьшается. АКБ при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока).

Поэтому на аккумуляторах могут быть обозначения при 3,5,6,10,20 и 100 часах разряда. При этом емкости одной и той же батареи будут совершенно разные.

Наименьшая будет при 3-х часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.

С повышениемтемпературы электролитаемкость растет, но при излишне высоких температурах уменьшается срок их службы.

Это происходит потому что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.

Поэтому в реакции разряда принимает участие больше активной массы, чем при заряде, производившемся при более низкой температуре.

При низкихже температурах емкость и полезное действиеАКБбыстро уменьшается.

Если увеличить концентрацию (плотность электролита), то емкость также увеличится, но аккумулятор быстро выйдет из строя из-за разрыхления активной массы батареи.

Как измерить емкость – Battery University

Узнайте о различных методах тестирования и о том, почему ни один из них не является полностью удовлетворительным.

Емкость – это главный индикатор работоспособности аккумулятора, но оценить ее на лету сложно. Традиционный цикл зарядки / разрядки / зарядки по-прежнему является наиболее надежным методом измерения емкости аккумулятора. В то время как портативные аккумуляторы можно перезарядить относительно быстро, полный цикл больших свинцово-кислотных аккумуляторов нецелесообразен для измерения емкости.

SAE (Общество автомобильных инженеров) определяет емкость стартерной батареи по резервной емкости (RC). RC отражает время работы в минутах при стабильном разряде 25А. DIN (Deutsches Institut für Normung) и IEC (Международная электрохимическая комиссия) маркируют аккумулятор в Ач при типичном разряде 0,2C (5 часов) для стартерных аккумуляторов. Батарея на 60 Ач разряжается при 12 А. Точного преобразования RC в Ah не существует, но наиболее распространенная формула – это RC, деленное на 2 плюс 16. Короткий метод – это деление RC на 1.9.

Метод разряда

Можно было бы предположить, что измерение емкости разрядом является наиболее точным методом, но это не всегда так, особенно в случае свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже при использовании высокоточного оборудования в среде с контролируемой температурой и в соответствии с установленными стандартами заряда и разряда между идентичными испытаниями возникают различия. Это не совсем понятно, кроме как понять, что батареи – это электрохимические устройства, которые обладают качествами, подобными человеческим.Наш уровень IQ также варьируется в зависимости от времени суток и других условий. Химические составы на основе лития и никеля обеспечивают более стабильные результаты разряда, чем свинцово-кислотные.

Лаборатории Cadex проверили 91 стартерную батарею с различными уровнями производительности, и результаты представлены на Рисунке 1. По горизонтальной оси X представлены батареи от слабых до сильных, а по вертикальной оси Y – емкость. Испытания проводились в соответствии со стандартами SAE J537 с применением полной зарядки и 24-часового перерыва с последующей регулируемой разрядкой 25 А до 10.50 В (1,75 В / элемент). Результаты, отмеченные ромбиками, представляют Тест 1. Тест был повторен в идентичных условиях, и емкости, показанные в квадратах, характеризуют Тест 2. Только выполненные с интервалом в несколько дней друг от друга, Тесты 1 и 2 различаются в среднем на +/- 15 процентов по производительности. Другие лаборатории наблюдают аналогичные расхождения.

При оценке результатов теста батареи задается вопрос: «С каким стандартом сравниваются показания?» Если это делается с классическим циклом заряда / разряда, который имеет большие неточности, тогда современные технологии тестирования не имеют эталона, и ученые могут спросить: «Какой метод более точен, метод разряда / заряда или другие развивающиеся технологии?» Это актуальный вопрос, поскольку появляются ненавязчивые технологии, которые позволяют протестировать батарею всего за несколько секунд.

Неинвазивный метод

Spectro ™ (от Cadex) использует многомодельную спектроскопию электрохимического импеданса (EIS), которая проверяет состояние батареи за секунды с помощью процесса сканирования. Неинвазивная технология сочетает EIS со сложным моделированием для оценки емкости, CCA и SoC с помощью матриц, также известных как справочные таблицы. Вот как это работает:

Синусоидальный сигнал нескольких частот вводится в батарею с напряжением в несколько милливольт.После цифровой фильтрации извлеченный сигнал формирует график Найквиста, на который накладываются различные электрохимические модели. Spectro ™ выбирает наиболее подходящие модели; неподходящие реплики отклоняются. Затем слияние данных сопоставляет значения ключевых параметров для получения оценок мощности и CCA. Рисунок 2 упрощенно иллюстрирует запатентованный процесс.

Сюжет Найквиста был изобретен Гарри Найквистом (1889–1976), когда он работал в Bell Laboratories. Он представляет частотную характеристику линейной системы, отображающую как амплитуду, так и фазовый угол на одном графике с использованием частоты в качестве параметра. Горизонтальная ось X графика Найквиста показывает реальный импеданс в омах, а вертикальная ось Y представляет воображаемый импеданс.(См. BU-907: Проверка литиевых батарей, рис. 3.)

Емкость по сравнению с CCA

Стартерные батареи имеют два различных значения: CCA и емкость. Эти два прочтения разные; одно не может предсказать другое, и корреляция между ними практически отсутствует, за исключением, возможно, конца срока службы батареи. (См. BU-806, Отслеживание емкости и сопротивления батареи как часть старения)

Большинство экспресс-тестеров смотрят на внутреннее сопротивление и делают приближение CCA.Считывание сопротивления батареи относительно просто, но это само по себе не может предсказать емкость, а также не может сказать, когда заменить батарею, поскольку характеристика окончания срока службы в первую очередь связана с емкостью. Большинство стартерных батарей запускают двигатель с очень малой мощностью; внезапный отказ может произойти, когда емкость упадет ниже 30 процентов.

1. Низкий уровень электролита (см. BU-804c: потеря воды, расслоение кислоты и поверхностный заряд)
2. Расслоение электролита (см. BU-804c: потеря воды, расслоение кислоты и поверхностный заряд)
3. Сульфатирование электродов (см. BU-804b: Сульфатирование и способы его предотвращения)
4. Плохие или изношенные сварные соединения пластин коллектора и стоек
5. Растрескивание пластины коллектора корродировано (см. BU-804a: Коррозия, выпадение и внутреннее короткое замыкание)
6. Плохое соединение аккумулятора на зажимах или внутри аккумулятора

R1 представляет сопротивление электролита, на которое влияют пункты 1 и 2 выше.Пункты 3–6 относятся к R1, характеризующему сопротивление электролита, создаваемое слабым расслоением электролита и / или кислоты, что отражено в пунктах 1 и 2 перечисленных выше условий. Пункты с 3 по 6 относятся к сульфатированию, коррозии и контактному сопротивлению от полюсов батареи к электродам, а также электродов к электролиту.

Параллельная цепь R2 / C представляет сопротивление передачи заряда и скорость. Это означает, что энергия, необходимая для преодоления потенциального барьера на границе раздела электрод-электролит, активирует ион внутри электролита, что приводит к перемещению электронов от электрода к контактам.У плохой батареи сопротивление барьера выше, чем у хорошей батареи с большой емкостью. Ветвь R2 / C содержит секрет оценки мощности и отличается от более механических условий, зафиксированных в R1.

Возможность разделения отдельных компонентов в модели Randles, как это делает Spectro ™, позволяет улучшить оценку батареи, что сокращает необходимость замены батареи, особенно в течение гарантийного периода. «Высокое сопротивление» отличает аккумулятор с низким уровнем заряда от аккумулятора с настоящим дефектом.Тест можно проводить с частичной зарядкой.

«Насколько точны показания?» автомеханики спрашивают. Это зависит от батареи. Неисправность можно с уверенностью диагностировать только при наличии явных симптомов. Новый аккумулятор или аккумулятор, который хранился на складе, могут сильно отличаться от оценки емкости. Наилучшие результаты достигаются с «исправной» батареей, выведенной из эксплуатации. Точность также зависит от качества матрицы. (См. BU-905: Тестирование свинцово-кислотных батарей, матрица).

Хотя емкость и показания CCA четко обозначены на батарее, эти значения не всегда верны.CCA некоторых стартерных батарей оказывается выше или ниже, чем показано; знает только производитель. Из-за высокой стоимости тесты CCA после продажи батареи проводятся редко. Кроме того, новые батареи глубокого разряда показывают низкую емкость, что может привести к возврату по гарантии. Значения будут увеличиваться по мере форматирования батареи с использованием. (См. BU-701: Как заправить батареи.)

Последнее изменение: 17 ноя 2020

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Или перейти к другой артикуле

| Электронный дизайн

Загрузите эту статью в формате PDF.

От сотовых телефонов до электромобилей – каждый пользователь заботится о времени автономной работы. Разработчики систем усердно работают над максимальным временем работы, используя один из двух подходов: проектировать систему с батарейным питанием так, чтобы она эффективно потребляла электроэнергию, чтобы батареи прослужили дольше, или максимизировать количество энергии, доступной для системы с батарейным питанием.Чтобы максимально увеличить доступную мощность батареи, вы можете использовать батарею большего размера или меньшую батарею большой емкости. Поскольку большинство систем с батарейным питанием являются портативными, следует учитывать их вес и размер. Таким образом, использование большей батареи несколько противоречит цели меньшей и легкой.

Итак, при изготовлении батареи вам лучше всего будет изготовить батарею большой емкости. Батарея состоит из ячеек, расположенных последовательно для увеличения доступного напряжения и параллельно для увеличения доступного тока.Таким образом, батареи большой емкости состоят из ячеек большой емкости. Сегодня литий-ионный элемент является идеальным элементом для большинства приложений с батарейным питанием, с отличным балансом размера, веса, доступного тока, емкости и стоимости.

Емкость литий-ионного элемента

или любого другого элемента в этом отношении измеряется в ампер-часах (Ач). Для обзора, один ампер-час означает, что вы можете получить один ампер из ячейки в течение одного часа. Итак, ампер-часы – это произведение ампер на часы.Аналогично, 1 Ач также означает, что вы можете потреблять 2 А в течение 0,5 часа или 0,25 А в течение четырех часов.

Ач фактически является мерой хранимых кулонов. Если посмотреть на единицы измерения в ампер-часах, один ампер равен 1 кулону в секунду. Если вы умножите амперы на время, вы получите кулоны. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Ач равен 3600 ампер-секундам или (3600 кулонов в секунду) × секунды, что равняется 3600 кулонам накопленного заряда в ячейке. Обратите внимание, что для небольших элементов вы можете найти их емкость, измеренную в миллиампер-часах (мАч).Например, типичный литий-ионный аккумулятор 18650 будет хранить около 3 Ач или 3000 мАч.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5df275f3f6d5f267ee2130ad” data-embed-element = “aside” data-embed-align = “left” data-embed-alt = “Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig1 “data-embed-src =” https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig=formng = 1440 “data-embed-caption =” “]}%

1.На рисунке показан профиль разряда литий-ионного элемента. Верхняя строка представляет собой зависимость напряжения от времени, начиная с полного заряда и продолжая до достижения конечного напряжения разряда (EODV). Во время этого разряда ток постоянен. Измеренное время – это время, необходимое для разряда. Емкость элемента – это площадь под кривой разряда.

Вы также можете измерить емкость элемента в ватт-часах (Втч). Емкость Wh – это мера запасенной энергии. В единицах измерения один ватт – это один джоуль в секунду.Если вы умножите ватты на время, вы получите джоули. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Втч составляет 3600 ватт-секунд, или (3600 джоулей / секунду) × секунды, что равняется 3600 джоулей накопленной энергии в ячейке.

Однако типичный способ описания емкости литий-ионных элементов – это их зарядная емкость, или Ач. В оставшейся части этой статьи я буду рассматривать емкость исключительно в Ач.

Чтобы измерить емкость Ач, начните с полностью заряженного элемента. Самый простой способ измерить емкость элемента – потреблять постоянный ток в Х ампер до тех пор, пока он не разрядится.Ячейка считается разряженной, когда напряжение ячейки достигает конечного напряжения разряда (EODV).

Для практического измерения просто примените фиксированную нагрузку постоянного тока в X ампер и запустите часы. Чтобы быть уверенным в потребляемом токе, не полагайтесь на точность уставки нагрузки постоянного тока. Вместо этого измерьте ток, потребляемый нагрузкой. Мы назовем этот измеренный ток X амперами. Постоянно измеряйте напряжение на ячейке. Когда напряжение достигнет EODV, остановите часы.Допустим, это T часов (рис. 1) .

Теперь просто умножьте значение постоянного тока X ампер на измеренное время T. Результатом будет измеренная емкость X × T Ah. Емкость – это площадь под кривой зависимости тока от времени. В этой простой измерительной установке кривая зависимости тока от времени представляет собой не кривую, а прямую линию. Следовательно, вычисление площади под кривой просто X × T.

Факторы, влияющие на точность измерения емкости

В приведенном выше примере мы измеряли три параметра: ток, время и напряжение.Время можно измерить с исключительной точностью, поэтому ошибка измерения времени вряд ли окажет серьезное негативное влияние на измерение емкости.

Точность измерения напряжения важна, потому что способность измерять напряжение – это то, что останавливает часы. Если измерение напряжения некачественное, он может остановить часы слишком рано, что приведет к заниженным результатам измерения емкости. Точно так же плохое измерение напряжения может привести к слишком поздней остановке часов, что приведет к завышению емкости.Хорошая новость заключается в том, что напряжение на ячейке со временем меняется медленно. Следовательно, ошибку измерения напряжения можно уменьшить, используя более длительное время интегрирования цифрового мультиметра, чтобы уменьшить шум, который может помешать качественному измерению напряжения. Поскольку напряжение изменяется медленно, можно безопасно использовать более длительное время интегрирования.

Точность измерения тока является доминирующим фактором при определении погрешности измерения емкости Ач. Низкая точность измерения тока будет означать плохое измерение емкости Ач.Чтобы получить четкое представление о качестве измерения емкости Ач, посмотрите характеристики текущего измерения, которое вы проводите.

Определение точности измерения емкости

При измерении емкости будет ошибка измерения емкости в виде коэффициента усиления в% от измерения емкости плюс срок смещения мАч ошибки за час измерения.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5df275f3f6d5f267ee2130af” data-embed-element = “aside” data-embed-align = “left” data-embed-alt = “Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig2 “data-embed-src =” https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig2.png?auto=format&fit=max&w=1440 “data-embed-caption =” “]}%

2. Keysight Advanced Power System (APS) – это семейство блоков питания постоянного тока, состоящее из 24 моделей мощностью 1000 Вт (вверху) и 2000 Вт (внизу). Эти источники питания могут как подавать питание, так и действовать как нагрузка с постоянным током, обеспечивая при этом очень высокую точность измерения тока. Для получения дополнительной информации посетите www.keysight.com/find/APS.

Рассмотрим пример измерения мощности с источником питания Keysight APS 1000 Вт, модель N7950A, номинальным напряжением 9 В и ± 100 А (рис. 2) . Этот источник питания является двухквадрантным, что означает, что он может как источник (положительный ток до +100 А), так и потребляющий ток (отрицательный ток до ‒100 А). Это делает его отличным инструментом для зарядки и разрядки ячеек.

При разрядке элемента или уменьшении тока N7950A действует как электронная нагрузка постоянного тока (электронная нагрузка), и поэтому его можно использовать для измерения емкости элемента с помощью метода, описанного выше.Примечание. В оставшейся части этой статьи я буду называть этот двухквадрантный источник питания электронной нагрузкой, поскольку мы используем его в качестве электронной нагрузки для разряда элемента и измерения емкости элемента.

Теперь, продолжая пример, мы измерим емкость большой ячейки, где мы можем протянуть постоянный ток 5 А. Этот большой элемент представляет собой ячейку мешочного типа, используемую в электромобилях, возможно, с емкостью 10 Ач или выше (рис.3) .

Текущая точность измерения N7950A равна 0.05% + 3 мА в диапазоне от 0 до 10 А. Помните, ранее я сказал, что не имеет значения, на какой уровень постоянного тока был установлен ток, потому что мы будем использовать текущее измерение, чтобы точно определить, какой ток выводится из ячейки. N7950A также имеет точность временной развертки 0,01%.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5df275f3f6d5f267ee2130b1” data-embed-element = “aside” data-embed-align = “left” data-embed-alt = “Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig3 “data-embed-src =” https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig3.png?auto=format&fit=max&w=1440 “data-embed-caption =”]}%

3. Литий-ионные аккумуляторные батареи большого формата были разработаны для использования в электромобилях. Ячейки большого размера могут иметь емкость от 10 Ач до 40 Ач и более. Для сравнения в правом верхнем углу фото показаны типичные цилиндрические элементы 18650.

Чтобы определить коэффициент усиления погрешности измерения емкости, нам нужна сумма 0 с точностью до 0.05% и точность временной развертки 0,01%. Следовательно, коэффициент выигрыша при измерении емкости составит 0,06% от измерения емкости. Итак, если мы измеряем емкость 10 Ач, то коэффициент усиления 0,06% приведет к (0,06% × 10 Ач) = 6 мАч погрешности.

Теперь давайте посмотрим на фиксированный срок. Ошибка смещения APS в нижнем диапазоне составляет 3 мА. Это говорит о том, что за период интегрирования будет ошибка 3 мА. В результате на каждый час измерения будет погрешность в 3 мАч. Если перевести это в более простую форму для расчета, это будет 0.833 мкАч за каждую секунду измерения.

Итак, сложим все вместе:

• Электронная нагрузка имеет точность измерения тока 0,05% + 3 мА.
• Электронная нагрузка имеет емкость точность измерения 0,06% + 0,833 мкАч / сек
• Мы измеряем ток 10 А в течение 1 часа, потому что ячейке требуется 1 час, чтобы достичь своего EODV, что «останавливает часы» при измерении емкости.
• Это будет 10 Ач емкости.
• Коэффициент увеличения погрешности емкости составит 0,06% от 10 Ач или 6 мАч.
• Срок смещения емкости будет 0,833 мкАч / сек для 3600 секунд = 3 мАч.
• Общая погрешность емкости составит 6 мАч + 3 мАч = 9 мАч погрешность на 10 Ач измерения емкости, выполненного в течение 1 часа.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5df275b7f6d5f267ee1f4a05” data-embed-element = “aside” data-embed-alt = “Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Source Esb Looking For Части Rev Caps “data-embed-src =” https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2006/08/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_SourceESB_Looking_for_partsREV_caps.png?auto=format&fit=max&w=1440} Прочее |

При надлежащем уходе качественные батареи, размер которых соответствует вашему применению, прослужат долгие годы. При неправильном использовании дорогой аккумуляторный блок может прослужить всего несколько месяцев. Слишком большое потребление энергии без подзарядки – это то, что убивает большинство батарей.Кроме того, разряженные батареи легко замерзнут, в то время как полностью заряженный аккумулятор может выдержать минимум 30 градусов ниже нуля.

Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах (ампер-часах). Грубо говоря, батарея на 100 ампер-часов может выдавать 1 ампер за 100 часов, 100 ампер за один час или 20 ампер за 5 часов. Однако обратите внимание на первый пункт ниже – вы никогда не захотите использовать всю емкость до подзарядки.

могут быть такими же простыми, как вольтметр для измерения напряжения аккумуляторной батареи и амперметр, чтобы показать чистое усиление или потерю мощности, или столь же сложными, как цифровой измеритель ампер / часов (настоятельно рекомендуется).

• Если возможно, никогда не используйте более 20% емкости аккумуляторной батареи. Если ваша емкость составляет 1000 ампер-часов, запустите резервный генератор, когда счетчик покажет -200 ампер-часов (80% оставшейся емкости).
• Никогда не используйте более половины емкости аккумулятора без подзарядки.
• Если вы используете от 75 до 80% своей емкости без подзарядки, ваши батареи БУДУТ повреждены, даже если это батареи «глубокого разряда».

• По напряжению: Этот метод наименее точен, но требует только дешевого цифрового вольтметра. Он не будет работать с NiCad или телефонными ячейками. Аналоговые измерители (со стрелкой) обычно недостаточно точны для этого.
• • Подождите 2 часа после зарядки или разрядки, чтобы провести измерение (при необходимости используйте выключатели, чтобы остановить зарядку или разрядку)
  • Измерьте напряжение постоянного тока на основных положительных и отрицательных клеммах (где инвертор и / или солнечные панели подключены к батареям).
  • Сравните с этой таблицей
  • • По мере старения батарей это показание напряжения будет постепенно снижаться (или быстро, если они используются неправильно)
    • Измерение напряжения на каждой ячейке может помочь диагностировать неисправные ячейки. Разделите значение 12 вольт из этой таблицы на 2 для 6-вольтовых батарей и на 6 для отдельных 2-вольтовых элементов, чтобы определить степень заряда (или степень повреждения) элемента. Пример: новая отдельная ячейка будет показывать 2,12 В при 100% заряде.

• По удельному весу . Это самый точный метод, но самый беспорядочный. Вам не нужно ждать 2 часа, чтобы снять это показание. Он не будет работать с гелевыми ячейками или никель-кадмиевыми батареями.Вам понадобится хороший аккумуляторный ареометр – он будет похож на стеклянную насадку для индейки длиной в фут со стеклянным поплавком и термометром внутри. Его можно приобрести у нас или в некоторых магазинах автозапчастей.
• • Надевайте защитные очки и резиновые перчатки! Держите под рукой пищевую соду и воду на случай, если вы прольетесь!
  • Откройте по одной ячейке на каждой батарее и высосите достаточно кислоты, чтобы плавать поплавок (или измерьте каждую ячейку, если вы достаточно амбициозны).
  • запишите чтение
  • усредните все эти показания и сравните с диаграммой
• по ампер-часам. Это лучший метод измерения уровня заряда как с точки зрения точности, так и с точки зрения простоты использования. Единственный недостаток – цена – планируйте потратить от 175 до 200 долларов на счетчик ампер-часов. Но по сравнению со стоимостью замены качественного аккумуляторного блока эта стоимость тривиальна. Это также позволяет людям, не знакомым с вашей системой, избежать неправильного использования батарей. В нашей системе используется 12 телефонных ячеек емкостью 1080 ампер-часов. Эти батареи никогда не должны быть разряжены ниже 80%, поэтому даже мои дети знают, что нужно выключать телевизор, когда счетчик показывает -216, и кричать, чтобы папа пошел запустить генератор..
• • Ампер-счетчики отслеживают всю мощность, поступающую или разряженную в ваши батареи, по времени. Эффективность вашей аккумуляторной батареи рассчитывается счетчиком во время работы системы и автоматически корректируется.
  Счетчики ампер-часов
  • могут определять, когда батареи достигают полной зарядки, и автоматически сбрасываются до нуля (полностью) при достижении этой точки.
  • Любое положительное значение ампер-часов относится к мощности, которая была произведена, но не сохранена батареями из-за того, что они были полностью заряжены.Эта мощность фактически тратится впустую, но могут быть построены системы переключения для отвлечения дополнительной мощности на работу водяных насосов и т. Д.
  • • Счетчик ампер-часов измеряет мощность в обоих направлениях в основном отрицательном силовом кабеле через «шунт». Любая цепь или оборудование, которые находятся на неправильной стороне шунта (сторона батареи), не будут измеряться – это сделает ваши показания неточными. Подключите все цепи нагрузки и зарядки к стороне шунта, удаленной от аккумуляторной батареи.
    • Шунт должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать всю мощность, которую может производить система, включая инвертор.Стандартный шунт на 500 А достаточно большой для большинства систем. Шунт на 100 А обычно можно использовать в небольшой системе без инвертора.

Преимущества тестирования емкости батареи | EC&M

Проверка емкости аккумулятора – важная часть обслуживания аккумулятора. Но как сделать это эффективно?

Откуда вы знаете, что ваш ИБП будет иметь «достаточно батареи», чтобы обеспечить электроэнергию, необходимую для вашей работы, когда вы потеряете свой основной источник питания? Теоретически вы складываете рейтинги на паспортных табличках ваших батарей и получаете ответ.Реальность такова, что этот ответ неизменно будет неправильным. Поскольку элементы стареют, номинальные характеристики аккумуляторов всегда превышают их реальную емкость. Лучший способ получить точный ответ – это проверить емкость ваших батарей. Начнем с ответа на основной вопрос.

Какая емкость аккумулятора? Вкратце, емкость аккумулятора – это мера энергии, которую он может хранить. Когда вы проверяете емкость, вы смотрите на способность батареи обеспечивать определенное количество тока с постоянной скоростью до указанного конечного напряжения в течение определенного времени.Мы определяем емкость, заполняя батарею энергией, а затем смотрим, сколько времени требуется, чтобы разрядить эту энергию.

Можно провести аналогию с попыткой определить, сколько воды вмещает резервуар необычной формы. Вы не знаете, сколько воды уже в резервуаре, и как выглядит резервуар изнутри. Итак, вы заполняете его полностью. Затем вы открываете кран на дне резервуара и измеряете количество вытекающей воды. Это говорит вам о вместимости бака. Если вы не можете уловить воду, вы бы поставили расходомер на эту дренажную линию и отслеживали скорость потока с течением времени, чтобы рассчитать пропускную способность.Это достаточно близкая аналогия с тем, как вы измеряете емкость батареи.

Основные преимущества тестирования:

– Вы определяете, где батарея находится на прогнозируемой кривой срока службы.

– Вы знаете, когда заменить батарею.

– Вы обнаруживаете слабые ячейки и неисправные межэлементные соединители.

Частота тестирования. Как часто нужно делать тест емкости? Боковые панели на страницах 94 и 95 показывают стандарты, которые кажутся хорошими при просмотре по отдельности, но создают путаницу при просмотре рядом.Причины неточностей выходят за рамки технических, но доработки не за горами. Хотя эти стандарты дают вам некоторое представление о том, как часто нужно проводить тестирование, они не дают вам четких указаний. Однако истории болезни и данные полевых испытаний убедительно подтверждают план периодичности тестирования, показанный в таблице на стр. 94. Тем не менее, этот план является лишь руководством. Лучший способ определить, когда проводить проверку емкости, – это контролировать аккумулятор с помощью измерений внутреннего сопротивления. Это сокращает количество ненужных тестов, не заставляя вас пропустить тест, когда вы должны его пройти.

Наиболее эффективный план частоты тестирования – это план, основанный на условиях, а не на календаре. Такой план компенсирует все виды переменных, которые влияют на срок службы батареи и производительность, в то время как план на основе календаря зависит от предположений, которые могут не соответствовать вашей ситуации. Измерения внутреннего сопротивления покажут вам потенциальную слабость батареи; Нагрузочный тест покажет вам, достаточно ли серьезна эта слабость, чтобы требовать действий.

Проверка емкости сокращает срок службы батареи.Однако, если вы будете делать это только изредка, это приведет к приемлемым потерям в обмен на знание состояния батареи. Вы проводите тест, потому что вас больше интересует оптимизация надежности батареи – зная, что она будет работать, когда вы этого захотите, – чем оптимизация ее долговечности. Если аккумулятор не может обеспечить необходимое время резервного питания, то время, в течение которого аккумулятор будет продолжать обеспечивать питание, не имеет отношения к вашим операциям. Посмотрим, как сделать тест.

Что влечет за собой тест.Чтобы выполнить испытание под нагрузкой, вы подвергаете батарею нагрузке с постоянным током, одновременно измеряя общее напряжение цепочки и напряжения отдельных элементов. Вы сравниваете время, необходимое для снижения напряжения до заданного уровня, с номинальным временем, указанным производителем. Затем вы используете следующее уравнение, чтобы оценить свои способности, чтобы результаты были более значимыми.

Производительность = Фактический индекс T / номинальный индекс T x 100%

Загрузку какого размера следует использовать? В идеале он будет максимально приближен к реальному применению.Убедитесь, что вы тестируете батареи ИБП с постоянной мощностью нагрузки. Чтобы максимально продлить срок службы батареи, используйте более высокую скорость разряда, чтобы сократить время тестирования. Какое конечное напряжение вам следует использовать, зависит от доступного испытательного оборудования и от того, проверяете ли вы батарею в сети или в автономном режиме. Выберите текущий уровень, который вы будете поддерживать, из таблицы производителя или кривых нагрузочных испытаний.

Вы можете запустить четыре вида тестов:

– Тестирование полной струны в автономном режиме с использованием банков нагрузки: это относится к таким объектам, как электростанции, где вы не можете использовать реальную нагрузку.

– Полное тестирование цепи в режиме онлайн с использованием банков нагрузки: типичное приложение – тестирование подстанции.

– Тестирование одной ячейки онлайн: это часто применяется к тестированию в центральном офисе.

– Rundown test с использованием фактической нагрузки: вы можете дополнить фактическую нагрузку блоком нагрузки, чтобы контролировать желаемую скорость разряда.

В идеальном тесте ИБП используется блок нагрузки переменного тока, подключенный к выходу инвертора, в то время как батареи питают инвертор. В этом тесте проверяются батареи и большинство силовых компонентов ИБП.

Каждый тест требует четырех шагов:

– Предварительное испытание. Убедитесь, что оборудование откалибровано и работает. Подключите все измерительные провода и модули нагрузки. Параметры тестирования программы. Убедитесь в наличии запасных частей и перемычек. Подготовьте план действий на случай отказа ячейки. Измерьте температуру окружающей среды или температуру электролита и скомпенсируйте прилагаемую нагрузку, используя применимый стандарт IEEE.

– Тестирование. Убедитесь, что все показания напряжения верны, затем отключите зарядное устройство и начните тестирование.В течение первых 10–20 секунд проверьте правильность испытательного тока. Затем обратите внимание на низкое напряжение ячеек. Если напряжение одной ячейки более чем на 30 мВ ниже всех остальных, это требует исследования. Определите источник проблемы (ячейка или межячейка), а затем решите, следует ли прервать тест. Середина теста обычно проходит без происшествий. К концу теста напряжения элементов быстро падают, и вы должны внимательно следить за ними. Как только напряжение на ячейке упадет ниже 1,75 В, оно быстро упадет. На этом этапе остановите тест, прежде чем он начнет разворачиваться.Если ячейка выйдет из строя на ранней стадии теста, вы можете на мгновение остановить тест и обойти эту ячейку. Вы можете остановить тест только на 10% от общего времени теста или на 6 минут – в зависимости от того, что короче. Обычно вы останавливаете нагрузочный тест вручную или автоматически по одной из следующих причин:

1) Общее напряжение достигло конечного напряжения,

2) По крайней мере одна ячейка выходит из строя, или

3) Время проверки превышает значение, равное 100% емкости аккумулятора.

– Пост-тест. Убедитесь, что нагрузка отключена правильно.Снова подключите зарядное устройство и убедитесь, что ток заряда правильный, а все напряжения на элементах восстанавливаются нормально. Отсоедините все кабели для проверки нагрузки. Отсоедините все сенсорные провода. Распечатайте отчет об испытаниях.

– Анализировать данные. Рассчитайте емкость аккумулятора. Если емкость превышает 80%, аккумулятор разряжен. В противном случае это не удалось. Оцените отдельные ячейки для замены.

Как и все тесты, нагрузочное тестирование батареи дает вам моментальный снимок того, что вы видите сейчас. Он не подтверждает, что аккумулятор будет работать должным образом в течение следующих 12 месяцев, несмотря на неправильное обслуживание.Однако, если вы обслуживаете свои батареи в соответствии с отраслевыми стандартами и рекомендациями производителей, нагрузочное тестирование позволяет узнать, когда элемент нуждается в замене. Это важная информация, решаете ли вы вопрос по гарантии или обеспечиваете надежное резервное питание.

Почему батареи указаны в ампер-часах (Ач)?

Когда вы проверите боковую сторону аккумуляторной батареи, вы увидите некоторые номиналы в Ач. Это называется зарядом или кулонометрической емкостью аккумулятора.И вы можете задаться вопросом, почему это в А, а не в Амперах, Ваттах, Вирджиниях и т.

Вам будет интересно узнать, что батареи рассчитаны не только на Ач. Их также можно оценить по-другому. Во-первых, давайте разберемся, что означают номинальные характеристики и емкость аккумулятора.

Уровень заряда аккумулятора используется для ранжирования или классификации аккумуляторов. Этот рейтинг может быть сделан с точки зрения напряжения, емкости, срока службы и так далее.Но многих людей больше интересует рейтинг, основанный на его мощности.

Емкость батареи показывает количество энергии, которое может содержаться в батарее, или сколько энергии может быть выдано на выходе. Емкость батареи изменяется по мере старения, разрядки / зарядки или воздействия неподходящей температуры. То есть батарея, которая когда-то была 100Ач, не останется такой навсегда. Да, то же самое относится и к батарее вашего телефона.

Итак, емкость батареи – это способ ее оценки.

Емкость аккумулятора может быть ампер-час (Ач), ватт (Вт) или ватт-час (Втч). Тем не менее, ампер-час (Ач) чаще всего используется для определения номинала батарей.

Ключевые моменты : Рейтинг аккумуляторов – это способ ранжирования или классификации аккумуляторов, в то время как емкость аккумулятора – это мера того, сколько энергии может быть сохранено или доставлено аккумулятором. Емкость аккумулятора можно измерить в Ач, Вт и Втч, но чаще всего используется Ач.

Обратите внимание, что дело не только в ампер-часе батареи.Ампер-час очень важен, так же как и номинальное напряжение, C-рейтинг и другие номиналы батареи.

Батареи накапливают электрическую энергию в виде химической энергии, а разряд – в виде электрической энергии. Электрическая энергия, которая может быть разряжена батареей, определяется количеством зарядов, которые батарея может воспламенить для прохождения через внешние цепи. Это количество разряженных аккумулятором зарядов называется ампер-часом (Ач).

Величина заряда определяется по формуле: Q = It.

Q = количество заряда, I = ток (A) и t = время (ч)

Итак, ампер-час (Ач) просто показывает заряд, который имеется в полностью заряженной батарее, чтобы обеспечить один ампер тока в течение одного часа.

Например, если аккумулятор 12 В рассчитан на 48 Ач, это теоретически означает, что полностью заряженный аккумулятор может разряжать 48 А в течение одного часа или 12 А в течение 4 часов и так далее. Таким образом, ампер-час (Ач) – это ток (А), разряженный батареей, и время ее разряда (ч).

Кроме того, предел тока разряда измеряется рейтингом C-рейтинг . C-рейтинг показывает ток, который можно использовать для зарядки аккумулятора, или скорость, с которой аккумулятор может быть разряжен. И это может быть получено только из рейтинга ампер-часов.

Например, аккумулятор на 48 Ач не обязательно означает, что он будет разряжать 48 ампер в течение одного часа. Если его рейтинг C составляет 0,5 ° C, это будет означать, что он может разряжать 24 А в течение 2 часов. Таким образом, Ah служат руководством к знанию непрерывного тока и времени разряда батарей.

Без Ач было бы трудно определить постоянную величину тока, который может потребляться от батареи в определенное время.

Поскольку ампер-час показывает, как долго батарея может поддерживать определенное количество тока, для многих людей он стал самым важным. Хотя есть и другие способы оценки батареи.

Итак, причина, по которой батареи рассчитаны в ампер-часах , заключается в том, что они указывают количество заряда (ток и время разряда), которое они могут доставить.И помогает пользователям узнать предельный ток разряда батарей.

Ключевые моменты: Уровень заряда аккумулятора определяется по формуле Q = It. Батареи указаны в ампер-часах, потому что они практически показывают доступный заряд, который может доставить аккумулятор. Ач помогает определить постоянный ток, который может отдавать аккумулятор.

На самом деле, батареи тоже измеряются в ватт-часах.Ватт-час соответствует энергоемкости батареи, но не так популярен, как Ач. То есть он описывает, сколько энергии может быть доставлено от полностью заряженного аккумулятора. Иногда вы видите, что на батарее написано как значение Wh, так и Ah. И даже если вы видите только один из них, вы можете получить другой, используя формулу: Энергия (Втч) = Ач * В. Где V – номинальное напряжение батареи.

Например, если аккумулятор 12 В рассчитан на 125 Ач, вы можете получить номинал Втч, умножив его на напряжение аккумулятора.То есть 125Ач * 12В = 1500Втч

Итак, это вопрос выбора у производителей аккумуляторов. Батареи также могут быть оценены в ватт-часах.

Ключевые моменты: Батареи могут быть рассчитаны на мощность в ваттах, ватт-часах, ампер-часах и т. Д. все зависит от производителя аккумулятора.

Некоторые батареи теперь измеряются в Вт, но не в кВА. Он никогда не измеряется в кВА (кажущаяся мощность), потому что батареи накапливают и выдают постоянный ток (DC), а в DC есть только активная мощность.Или вы можете сказать, что в постоянном токе полная и активная мощность одинаковы. Таким образом, коэффициент мощности равен 1. Вы можете узнать активную и полную мощность

Ваттность батарей встречается нечасто, потому что она означает мгновенную мощность. Батареи – это энергия, которая не является мгновенной.

Пожалуйста, поделитесь своими мыслями в комментариях.

Интерпретация параметров аккумуляторов и спецификаций

Аккумуляторы – это конечный коммерческий продукт, который поставляется клиентам и требует предоставления некоторых данных от производителей, чтобы клиенты могли оценить производительность различных типов аккумуляторов с точки зрения номинальной емкости, допустимого DOD и температурный рабочий диапазон.Большинство таблиц данных содержат некоторые кривые, которые разработчик фотоэлектрических систем должен уметь правильно интерпретировать в соответствии с передовыми методами проектирования.

В этом разделе мы обсудим основные параметры аккумуляторов и основные факторы, влияющие на производительность аккумулятора.

Первыми важными параметрами являются номинальное напряжение и емкость аккумулятора.

Каждая батарея имеет определенное напряжение и емкость. Как кратко обсуждалось ранее, внутри каждой батареи есть элементы, которые образуют уровень напряжения , и это номинальное напряжение батареи является номинальным напряжением, при котором батарея должна работать.

Емкость относится к количеству заряда, который батарея может доставить при номинальном напряжении, которое прямо пропорционально количеству материала электродов в батарее.

Единица измерения емкости батареи – ампер-час или ампер-час, обозначаемая как (Ач). Емкость также может быть выражена в единицах энергоемкости батареи. Энергоемкость – это номинальное напряжение батареи в вольтах, умноженное на емкость батареи в ампер-часах, что дает общую энергетическую емкость батареи в ватт-часах (Вт-ч).В общем, это общее количество энергии, которое может хранить устройство.

Вам должно быть интересно, каково значение ампер-часов как единицы емкости аккумулятора? Само устройство дает нам некоторые важные подсказки о свойствах батареи. Совершенно новый аккумулятор емкостью 100 ампер-часов теоретически может обеспечивать ток 1 А в течение 100 часов при комнатной температуре. На практике это не так из-за нескольких факторов, как мы увидим позже.

C-рейтинг

Перейдем к другому важному параметру батареи, называемому C-rate.C-rate – это скорость разряда батареи относительно ее емкости. «Число» C-rate – это не что иное, как разрядный ток, при котором батарея разряжается сверх номинальной емкости батареи. Он рассчитывается следующим образом:

Где

“I _dis ” – ток разряда

«C _non » – номинальная емкость аккумулятора

Скорость разряда иногда называют «числом» C /, и это число означает количество часов, необходимое для полной разрядки аккумулятора.Другими словами, это обратное предыдущее обозначение, и оно рассчитывается следующим образом:

Например, C-rate 1C для батареи емкостью 100 Ач будет соответствовать току разряда 100 А в течение 1 часа. Или его можно представить как C / 1. С другой стороны, значение C-rate, равное 2C для той же батареи, будет соответствовать току разряда 200 А за полчаса. Или его можно представить как C / 0.5. Точно так же коэффициент C 0,05C подразумевает ток разряда 5 А в течение 20 часов.Или его можно представить как C / 20. Наконец, та же самая батарея может быть разряжена на 1 А за 100 часов, что соответствует 0,01 ° C или C / 100. В общем, C-скорость зависит от тока зарядки и разрядки.

КПД

Поскольку не существует системы преобразования энергии со 100% -ным КПД, термин КПД представляет способность системы передавать энергию от входа системы к выходу. Каждый тип батареи имеет разную степень эффективности, как описано в EME 812 (9.3. Хранение батареи – таблица 9.1), и обычно мы говорим об эффективности как заряда, так и разряда вместе взятых.

Эффективность батареи – это отношение общего ввода системы хранения к общему выходу системы хранения. Например, если 10 кВтч закачивается в аккумулятор во время зарядки, и вы можете эффективно извлечь только 8 кВтч при разрядке, то эффективность системы хранения в оба конца составляет 80%.

Давайте обсудим еще один важный параметр батареи, состояние заряда или SOC .Он определяется как процент емкости батареи, доступной для разряда, таким образом, батарея с номиналом 100 Ач, которая разряжена на 20 Ач, имела SOC 80%. Еще один параметр, дополняющий SOC, – это глубина разряда или DOD , которая представляет собой процент разряженной емкости аккумулятора. Таким образом, батарея на 100 Ач, разряженная на 20 Ач, имеет DOD 20%. Другими словами, DOD и SOC дополняют друг друга.

Теперь мы подошли к очень важному параметру: циклов, срок службы батареи.Срок службы определяется как количество циклов зарядки и разрядки, после которых емкость аккумулятора падает ниже 80% от номинального значения. Обычно продолжительность цикла указывается как абсолютное число. Однако, если быть более точным, на срок службы и другие параметры батареи влияет изменение условий окружающей среды, например температуры (в данном случае температуры).

Так какая связь между параметрами батареи? Срок службы сильно зависит от глубины разряда. Это можно увидеть на рисунке 3.6 для типичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Если мы посмотрим на эффективную емкость при разной глубине разряда (DOD) для свинцово-кислотной батареи, мы увидим, что количество циклов уменьшается с увеличением DOD.

Рисунок 3.6: Эффективная емкость (%) в зависимости от количества циклов при различных скоростях разряда для залитой свинцово-кислотной батареи.

Кредит: разработан с использованием SAM

Срок службы цикла также зависит от температуры. Аккумулятор работает дольше при более низких температурах эксплуатации.Кроме того, из рисунка 3.6 видно, что для конкретной температуры продолжительность цикла нелинейно зависит от глубины разряда. Чем меньше DOD, тем выше продолжительность цикла. Однако такой более высокий срок службы также будет означать, что эти дополнительные циклы, которые вы набираете, могут помочь вам только при меньшей глубине разряда. Таким образом, можно сказать, что батарея прослужит дольше, если средний DOD может быть уменьшен по сравнению с ее нормальной работой. Также следует строго контролировать перегрев аккумулятора.Перегрев может произойти из-за перезарядки и последующего перенапряжения свинцово-кислотного аккумулятора. Мы узнаем больше о контроле напряжения и заряда аккумулятора в следующем разделе.

Хотя срок службы батареи увеличивается при более низких температурах, необходимо учитывать еще один эффект. Температура также влияет на емкость аккумулятора при регулярном использовании. Как видно на Рисунке 3.7, чем ниже температура, тем меньше емкость аккумулятора. Чем выше температура, тем выше емкость аккумулятора.

Рисунок 3.7: Зависимость эффективной емкости (%) от температуры для свинцово-кислотных аккумуляторов, залитых водой

Кредит: разработан с использованием SAM

Отражение

Почему емкость увеличивается с температурой?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это связано с тем, что при высоких температурах химические вещества в батарее более активны, и поэтому химическая активность имеет тенденцию увеличивать емкость батареи. Напротив, химическая активность снижается при более низких температурах, которые снижают производительность

Факторы старения аккумулятора

Это может показаться нелицеприятным, но при высоких температурах возможно достичь емкости батареи выше номинальной.Однако такие высокие температуры серьезно вредят здоровью аккумулятора.

Когда мы говорим, что батарея имеет ограниченный срок службы или что она полностью «разряжена», что именно это означает? Связано ли это с эффектом старения свинцово-кислотного аккумулятора?

Есть несколько факторов, которые способствуют старению любой батареи. Сульфатирование – одна из основных причин старения. А если аккумулятор не полностью перезарядится после сильной разрядки, это приведет к росту кристаллов сульфата, которые не могут быть полностью преобразованы обратно в свинец или оксид свинца.В результате батарея медленно теряет массу активного материала, и, следовательно, разрядная емкость будет ниже. Коррозия свинцовой сетки на электроде – еще один распространенный фактор старения. Это приводит к увеличению сопротивления сети из-за высоких положительных потенциалов.

Далее, когда батарея теряет влагу, это вызывает высыхание электролита, что происходит при высоких напряжениях зарядки, что приводит к потере воды. Это называется эффектом газовыделения и может ограничить срок службы батареи.Об этом следует позаботиться при регулярном обслуживании, добавив в аккумулятор дистиллированной воды.

Исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные батареи для солнечных систем с очень большим сроком службы. Однако это также продукты высокого класса и могут быть более дорогими.

Отражение

Как определить, предпочитается ли батарея необслуживаемого типа, если она предназначена для фотоэлектрических систем?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это зависит от количества необходимых батарей и доступности для текущего обслуживания.Батареи, не требующие обслуживания, предпочтительно использовать, когда доступ к установке затруднен или если системе требуется большое количество батарей.

После того, как мы рассмотрели все основные параметры батареи и характеристические кривые, разработчик сможет сделать лучший выбор для продукта в зависимости от области применения. Но как дизайнеры ставят эти батарейки на место? Есть ли только один размер для всех батарей, и он масштабируемый? Или они делают батарею индивидуального дизайна для каждого проекта? Мы ответим на эти вопросы в следующем разделе.

Литий-металлические батареи измеряются _Greenway battery

«Емкость аккумулятора» обычно измеряется в ампер-часах заряда аккумулятора. И это определяется массой активного материала в аккумуляторе. Емкость аккумулятора указывает максимальное количество энергии, которое может быть получено от аккумулятора при определенных условиях. Однако основная емкость аккумулятора может сильно отличаться от номинальной, поскольку ее емкость в значительной степени зависит от возраста и истории использования аккумулятора.Это включает в себя состояние заряда или разряда и режимы зарядки аккумулятора.

Затем в некоторых случаях энергия, запасенная в батареях (которая известна как емкость батареи), измеряется в ватт-часах (Втч) или киловатт-часах (кВтч) или, как мы уже говорили, в ампер-часах (Ач). .

Однако наиболее часто используемым показателем емкости аккумулятора является Ач. И это определяется как количество часов, в течение которых батарея может обеспечивать ток, равный скорости разряда при номинальном напряжении батареи, рассчитанном для батареи.

Блок Ач обычно используется в аккумуляторных системах, потому что напряжение аккумулятора может изменяться в течение цикла зарядки или разрядки (в течение всего срока службы аккумулятора). Емкость Wh может быть приблизительно равна емкости Ahr, умножив емкость AH на номинальное напряжение батареи (или, если известно, на среднее время). Более точный подход учитывает изменение напряжения путем интегрирования емкости AH x V (t) в течение периода цикла зарядки.

Например, использование 12-вольтовой батареи емкостью 500 Ач позволит аккумулировать энергию примерно 100 Ач x 12 В = 1200 Втч или 1,2 кВтч.

Однако из-за значительного влияния скорости зарядки или температуры для точного анализа производители аккумуляторов также предоставляют дополнительную информацию об изменении емкости своих аккумуляторов.

Как мы уже знаем, литий-ионные или другие элементы измеряются в ампер-часах (Ач).Для сравнения: один ампер-час означает, что вы можете получить один ампер из элемента батареи за один час. Следовательно, ампер-час – это произведение часов, умноженных на ампер. Точно так же 1 Ач означает, что вы можете получить 2 А от ячейки в течение получаса или вы можете получить 0,25 А за 4 часа.

Емкость (Ач) – это количество хранимых кулонов. Когда вы смотрите на единицы ампер-часов, ампер равен 1 кулону в секунду. Если умножить ампер на время, получится кулон.Поскольку мы знаем, что один час равен 3600 секундам, 1 Ач эквивалентен 3600 ампер-секундам или (3600 кулонов / секунду) × секунда, что соответствует 3600 кулонам заряда, хранящегося в элементе. Уместно отметить, что для меньших ячеек емкость можно измерить в миллиампер-часах (мАч), как в смартфонах. Например, обычный литий-ионный аккумулятор 18650 вмещает около 3000 мАч или 3 Ач.

Сколько лития в литий-металлической батарее?

Этот ответ на этот вопрос в некоторой степени относителен, поскольку разные производители выпускают аккумуляторы разной емкости.Некоторые для небольших устройств, а другие для тяжелых целей.

Tesla, например, использует Panasonic NCR18650B, он имеет емкость 3250 мАч, а аккумулятор работает примерно при 4,2 В.

Как правило, литий-ионный аккумулятор 18650 емкостью 2 Ач обычно имеет содержание лития около 0,6 грамма. Следовательно, содержание лития в 3250 мАч Tesla будет (0,6 / 2) x 3,250 = 0,975 г Li.

Следовательно, при рабочем напряжении 4.2 В теперь будет содержание лития.

0,975 / (3250 × 4,2) = 0,0714 г / Вт · ч = 0,0714 кг / кВт · ч.

Это, конечно, для Tesla. Например, Chevy Volt использует карманные элементы, которые могут иметь другое содержание лития, чем батареи Tesla. Это может быть причиной разницы в содержании лития в батареях разных производителей. Одним из решающих факторов является модель продукта или устройства – будь то автомобиль или медицинское оборудование, производитель также является фактором, а также геометрия ячейки.

Как рассчитать содержание лития в батарее

Если вы хотите отправить или путешествовать с некоторыми литиевыми батареями или любыми перезаряжаемыми батареями, содержащими литий, вы должны знать содержание лития в том, с чем вы путешествуете. Вам также может потребоваться узнать содержание лития в вашей батарее по другим причинам. Есть калькуляторы содержания лития, которые вы можете использовать в Интернете, вы можете найти их при поиске в Google.Но это руководство может помочь вам рассчитать вручную или, если у вас нет доступа к Интернету, когда необходимо выполнить расчет.

Это относится как к литий-металлическим батареям (которые являются одноразовыми), так и к литий-ионным батареям (которые являются перезаряжаемыми).

При рассмотрении «содержания лития» в батарее это не обязательно означает, что вы должны выяснить, сколько металлического лития содержится в батарее.Технологические достижения помогли в разработке новых сплавов, которые заменяют литий в батареях и делают его «эквивалентом» лития в батареях. Поэтому они подчиняются тем же правилам и рекомендациям, что и литий.

Содержание лития (или эквивалента лития) в перезаряжаемой батарее или батарейном блоке можно рассчитать, умножив 0,3 на ампер. Таким образом, батарея емкостью 2 Ач содержит 0,6 грамма лития (2 x 0,3), а типичная 8-элементная батарея ноутбука емкостью 2 Ач – 4.