Параметры аккумулятора — вес, напряжение, размеры, тип клемм аккумулятора

Параметры аккумулятора — вес, напряжение, размеры, тип клемм аккумулятора

Основные технические характеристики аккумулятора

Нельзя просто так прийти в магазин, и купить первый попавшийся аккумулятор — все они отличаются друг от друга, и на ваш автомобиль может быть установлен аккумулятор со строго определенными техническими характеристиками. У АКБ довольно-таки много параметров, но рядовому автолюбителю достаточно знать о самых основных из них — электрической емкости, напряжении, пусковом токе, массе, габаритах и конструктивных особенностях.

При покупке аккумулятора нужно руководствоваться простым правилом — новый АКБ должен иметь те же параметры, что и старый. Это относится и к конструкции, и к электрическим характеристикам. В противном случае есть риск нанести серьезный ущерб автомобилю.

О чем говорят характеристики аккумулятора? Как исходя из параметров понять, на что способен аккумулятор, и подходит ли он вам? Здесь нет ничего сложного, научиться понимать характеристики АКБ может каждый.

Электрическая емкость 

Электричество в некотором смысле похоже на жидкость — оно может течь по проводам, и храниться в аккумуляторах. Аккумуляторы, в свою очередь, похожи на сосуды — в них может храниться строго определенное количество электричества. То, сколько электричества «поместится» в АКБ, определяется электрической емкостью.

Электрическая емкость — один из основных параметров аккумулятора, по которому сразу можно сказать, для каких целей подходит этот аккумулятор, и на что он вообще способен. Измеряется этот параметр в ампер-часах (Ач).

Почему именно ампер-часы? Все просто: емкость показывает, сколько времени аккумулятор может питать нагрузку с тем или иным потребляемым током. Так, если емкость АКБ составляет 100 Ач, то он сможет на протяжении 100 часов питать нагрузку с потребляемым током в 1 ампер. Соответственно, если нагрузка питается током в 10 ампер, то она проработает от этого аккумулятора 10 часов.

Сейчас на рынке представлены автомобильные аккумуляторы с электрической емкостью от 30 до 225 Ач, хотя встречаются и более емкие экземпляры.

Нужно обратить внимание, что на аккумуляторах указывается номинальная электрическая емкость, которая определяется при непрерывном 20-часовом разряде. Согласно стандарту, ток такого разряда должен составлять 0,05 указанной емкости. То есть, если разряжать аккумулятор емкостью 100 Ач на нагрузку 5А, то спустя 20 часов заряд будет исчерпан полностью.

Бортовая электросеть автомобиля — это десятки нагрузок, и аккумулятор должен обеспечивать их нормальную работу. Справиться с этой задачей может АКБ определенной емкости. А можно ли установить аккумулятор иной емкости?

Да, но здесь нужно действовать осторожно. Ни в коем случае нельзя покупать аккумулятор меньшей емкости — он не справится с нагрузкой, и постоянно будет достигать глубокого (ниже 40 — 50%) разряда. Такой АКБ не сможет отдавать стартеру большую мощность, да и ресурс его значительно сократится.

Использование аккумуляторов большей емкости вполне допустимо, однако слишком увлекаться нельзя: емкость АКБ не должна более чем на 10% превышать мощность генератора. В противном случае генератор не будет обеспечивать нормальный уровень заряда, и аккумулятор будет постоянно недозаряженным. Кроме того, в этом случае есть риск быстрого износа щеточно-коллекторного узла стартера. 

Напряжение 

Стандартное напряжение на аккумуляторе — 12,7 В. Падение этого показателя на доли вольта говорит о разряде батареи (напряжение в 12,4 В соответствует 75%-ному заряду, а напряжение в 12 В — 50%-ному).

Однако нужно учитывать, что во время эксплуатации автомобиля напряжение на клеммах АКБ может на короткое время изменяться, и довольно значительно. Так, при заряде от генератора напряжение может превышать 13 В, а при пуске двигателя — падать до 6 — 7 В. Но если аккумулятор исправен, то после снятия нагрузки напряжение должно прийти в норму. 

Пусковой ток 

Пусковой ток — это, пожалуй, самый важный параметр АКБ, однако мы не говорим о нем первой лишь потому, что производители аккумуляторов слишком вольно обращаются с ним. Слегка подогнав определение и умолчав об условиях проверки, производители получают завышенные показатели пускового тока, которых в реальной эксплуатации практически не бывает. Поэтому при выборе АКБ нужно очень внимательно относиться к тому, что указано на этикетке.

Наибольшее количество электричества аккумулятор отдает стартеру во время пуска двигателя, и в этом случае ток достигает больших величин. АКБ должна обеспечить этот ток на протяжении 30 секунд — он и называется пусковым (или током холодной прокрутки). Данный параметр определяется при температуре электролита -18°C, и во время отдачи тока напряжение на клеммах АКБ не должно упасть ниже 9 В.

Сейчас на рынке присутствуют аккумуляторы с пусковым током вплоть до 750 ампер и выше.

(у АКБ для грузовых автомобилей — до 1300 А). К примеру распространенные АКБ емкостью 62 А обеспечивают пусковой ток в среднем от 510 до 600 А. 

Массогабаритные показатели 

Существует большое разнообразие форм и размеров аккумуляторов, это и неудивительно — каждый автопроизводитель ищет тот аккумулятор, который позволить наиболее эффективно использовать подкапотное пространство. Поэтому учитывайте особенности автомобиля, и покупайте новый АКБ того же форм-фактора, что и предыдущий.

И помните, что масса аккумуляторов высока — от 14 до 20 и более кг. Узнать какой вес у аккумулятора можно по маркировке — производители всегда указывают этот параметр, и вы можете сразу оценить свои силы на переноску и установку АКБ.

Однако масса может сказать и о реальных параметрах АКБ, которые иногда не сходятся с указанными на этикетке. Чем тяжелее батарея, тем больше в ней свинца, а значит, тем лучшими электрическими характеристиками она обладает. Поэтому не стоит верить рекламе, утверждающей, что какому-либо производителю удалось создать более легкий, но более емкий аккумулятор — в реальности легкие АКБ обладают меньшей емкостью.

Полярность 

На этот параметр редко обращают внимание, но именно он иногда помогает решить проблемы с размещением аккумулятора в подкапотном пространстве.

Полярность бывает прямой и обратной. Если смотреть на аккумулятор, повернув его клеммами к себе, то при прямой полярности плюсовая клемма находится слева, минусовая — справа. Для автомобилей произведенных в России, как правило, используются аккумуляторы с прямой полярностью, европейскими производителями – аккумуляторы обратной полярности.

Тип клемм

Контактные клеммы аккумуляторов имеют неодинаковый диаметр, это сделано для обеспечения правильного подключения АКБ к бортовой сети автомобиля — разные клеммы не позволяют перепутать «плюс» с «минусом».

В настоящее время распространены аккумуляторы с клеммами двух разных стандартов: тип Euro — Type 1, и Asia — Type 3. В типе Euro клемма «+» имеет диаметр 19,5 мм, клемма «-» — 17,9 мм. В типе Asia клемма «+» имеет диаметр 12,7 мм, клемма «-» — 11,1 мм.

Типы аккумуляторов

Данный параметр носит вспомогательный характер. Многие европейские, американские и азиатские производители зачастую придерживаются своих стандартов, а поэтому на рынке присутствуют аккумуляторы разных типоразмеров и с разным расположением клемм. Наиболее часто встречаются следующие типы АКБ:

Европейский тип. Высота корпуса — 190 мм, клеммы расположены в специальных углублениях и не выходят за габариты АКБ.

Азиатский тип. Высота корпуса — 220 — 225 мм, клеммы расположены на верхней крышке, выходят за габариты корпуса.

Американский тип. Встречается редко, используется на некоторых марках американских автомобилей, характеризуется боковым расположением клемм.

Вот основные технические характеристики аккумуляторов, которые необходимо знать автолюбителю. Ориентируясь в параметрах АКБ, вы легко сделаете правильный выбор.

Основные характеристики автомобильных аккумуляторов АКБ

Аккумулятор – основной источник электроэнергии в автомобиле, создающий электрический ток посредством химической реакции и использующий его для запуска стартера двигателя и поддержки разветвленной сети электрических и электронных устройств автомобиля. Аккумуляторная батарея (АКБ) способна заряжаться (запасать и хранить электроэнергию) для последующего использования по назначению.

Типовой автомобильный аккумулятор. Характеристики и принцип работы

Типовой АКБ – электролитическая батарея на 12V, в корпусе которой находится шесть последовательно соединенных и разноименно заряженных пластинчатых блоков (каждый по 2V), разделенных сепараторами и залитых электролитом (плотная серная кислота). Положительно заряженные пластины представляют собой свинцовые решетки на основе PbO2, отрицательно заряженные пластины – решетки из губчатого Pb. Крайние блоки имеют борны на корпусе (контактные выводы на клеммы).

При подаче нагрузки, цепь аккумуляторных пластин замыкается, а возникающая химическая реакция (преобразование свинца в сульфат свинца) создает направленный электрический ток и снижает плотность электролита. При зарядке батареи происходит обратная реакция — восстановлением плотности электролита и активной массы свинцовых пластин.

АКБ в автомобиле – это запуск холодного двигателя стартером и питание бортовых электросистем при неработающем/работающем движке. Оптимальный КПД аккумулятор демонстрирует при +27С (падает до 60% при -18С). При использовании батареи в разных климатических и технических условиях, на разных автомобилях и режимах эксплуатации, характеристики аккумулятора имеют принципиальное значение и должны обязательно приниматься во внимание.

 
Автомобильные аккумуляторы. Технические характеристики

 
Основные характеристики аккумуляторов – это номинальная емкость и пусковой ток.

 

• Номинальная емкость (А·ч) 

Это количество вырабатываемого батареей электричества до установленного конечного напряжения, или количество энергии, которую аккумулятор вырабатывает за определенное время. При недостатке емкости батареи, вы не сможете запустить двигатель в холодную погоду и обеспечить электроприборы автомобиля электроэнергией.
 
Производители авто обычно указывают минимальную требуемую емкость аккумулятора с учетом мощности автомобиля и климатических особенностей эксплуатации (40-60 А·ч – для малолитражек в умеренном/холодном климате, до 80-100 А·ч – для бензиновых/дизельных автомобилей в любом климате, более 100 А·ч – для коммерческого транспорта, большегрузной и специальной техники). Чем холоднее в вашем регионе, тем большую емкость аккумулятора следует выбирать.
 

• Разрядный ток (А) 

Пусковой ток (стартерный ток, ток холодного запуска) – это максимальное значение силы тока для запуска холодного двигателя от стартера. В теплое время года стартер должен преодолеть давление сжатия на цилиндрах вала маховика в 12-13 атмосфер, а в зимнее время – дополнительное противодействие загустевающего масла.
 
Номинальная емкость АКБ напрямую связана с пусковым током: чем она больше, тем больший электрический заряд может выдать батарея для одномоментного запуска холодного движка. Например, при внешней температуре – 18С необходима емкость батареи в 40 А·ч с пусковым током не менее 255 А (малолитражки на 1-2 литра). Для двигателей на 2-3.5 литра требуется пусковой ток не менее 300 А. То есть, чем пусковой ток выше, тем выше емкость батареи, и тем дольше стартер сможет прокручивать вал двигателя при его холодном запуске.
 
Кроме того, с характеристиками емкости и пускового тока напрямую связана пусковая мощность – максимальная выходная мощность, которую аккумулятор может выдать при внешней температуре до -18С в течение 30 секунд (единый стандарт EN/SAE).
 
Значение также имеют характеристики:

• Коэффициента преобразования энергии – превышение количества энергии при зарядке АКБ над энергией при разряде. Для зарядки аккумулятора необходимо, чтобы это соотношение было 1.05-1.10 (105-110%).
• Номинального напряжения АКБ – суммарное напряжение всех батарей аккумулятора, помноженное на их количество. Эта характеристика определяет три основных вида батарей: для легкой техники и мотоциклов – 6V, для легковых автомобилей – 12V, для тяжелых грузовых авто и спецтехники – 24V.
• Напряжение начала газовыделения – уровень напряжения аккумулятора, обеспечивающий начало процесса выделения газов (более 14.4V или 2.4V на клеммах).
• Резервная емкость АКБ – время, которое аккумулятор сможет работать без подзарядки при нагрузке в 25А (обычно не менее 40 минут). Это важно при выходе генератора из строя на морозе: при наличии достаточной резервной емкости, автомобиль сможет доехать до СТО или дома при работающей на аккумуляторе электросистеме.  

Очень важен и конструктивный тип аккумулятора – обслуживаемый (сурьмянистый с постоянным контролем уровня и плотности электролита), малообслуживаемый (кальциевый с конверт-сепараторами) и необслуживаемый (гибридный гелевый). В России наиболее распространены недорогие обслуживаемые и малообслуживаемые АКБ, которые отличаются надежностью, не боятся глубокого разряда и морозов, подлежат восстановлению. Для холодного климата оптимальным будет гибридный гелевый аккумулятор.
 
При выборе аккумуляторной батареи следует также обратить внимание на ее полярность (расположение токовыводящих стержней). Прямая полярность (аккумуляторы для большинства отечественных авто) — положительный электрод находится слева, обратная полярность (евростандарт) – положительный электрод справа.

На какие характеристики смотреть при выборе автомобильного аккумулятора

Содержание статьи

Устройство автомобильного аккумулятора настолько примитивно, что найти в нем какие-то нюансы трудно. Тем не менее, даже простое варьирование площади пластин и их состава может обеспечить двум внешне одинаковым аккумуляторным батареям значительную разницу в эксплуатационных качествах, а неправильный выбор может изрядно попортить нервы, особенно зимой.

Емкость аккумулятора

Тут все очевидно: емкость АКБ означает то количество энергии, которое он может запасти и отдать в нагрузку. Для удобства (так как напряжение автомобильных батарей стандартизировано) емкость обозначается в ампер-часах. То есть, в теории аккумулятор на 60 ампер-часов должен быть способен отдавать в течение часа ток 60 ампер, 120 ампер – в течение получаса, и так далее. Однако на практике реальная емкость аккумуляторной батареи сильно зависит от потребляемого тока: чем он больше, тем меньше емкость. Поэтому при установке аккумулятора с небольшой емкостью он оказывается неспособен уверенно проворачивать стартер зимой, даже если номинальный ток холодной прокрутки у аккумулятора соответствует потребляемому стартером.

При исследованиях реального разряда аккумулятора была выведена простая формула – при произвольном токе разряда емкость равна произведению номинальной емкости на отношение номинального тока разряда к текущему, возведенное в степень p-1, где p – это число Пейкерта для конкретного АКБ (1,15-1,35 для свинцово-кислотных батарей). Номинальная же емкость рассчитывается по циклу длительного разряда малым током (10 или 20 часов). Приведем пару примеров для аккумулятора на 60 ампер-часов при самом пессимистичном значении p:

• при разряде током 10 ампер (скажем, не выключены фары) емкость батареи составит 60*(3/10)1,15-1=50 ампер-часов, или 5 часов работы до полного разряда. 3 — это номинальный ток разряда по 20-часовому циклу, 60/20=3;
•  при разряде током в 100 ампер (включен стартер) емкость составит уже 35 ампер-часов (!), упав почти вдвое, и такая нагрузка даже полностью заряженный аккумулятор «высосет» за 21 минуту Узнайте как сделать самому устройство для  зарядки аккумулятора.

Причем это время вновь теоретическое, при таких нагрузках реальное падение емкости гораздо больше, так как химические реакции на поверхностях пластин замедляются – электролит рядом с ними теряет плотность быстрее, чем в общем объеме.
Таким образом, можно логично заключить, что, чем больше номинальная емкость батареи, тем дольше она сможет работать именно при стартерной нагрузке. Особенно это критично для автомобилей, где из-за компоновочных соображений устанавливаются компактные аккумуляторы, имеющие небольшую емкость – тут установка AGM или гелевой батареи, имеющих более высокую удельную емкость, сможет стать решением многих зимних проблем.
Зависимость времени разряда при высоких нагрузках и номинальной емкости нелинейна, что демонстрирует график:

Как оценить емкость аккумулятора? Этот вопрос может стать интересен, когда батарея уже проработала несколько лет. Самый простой способ – это использование цифрового тестера аккумуляторов – такие приборы позволяют быстро рассчитать реальную емкость АКБ исходя из ее номинальных параметров, но подобные приборы недешевы.

В «домашних условиях» проще всего имитировать измерение емкости длительной нагрузкой – полностью зарядив батарею, подключаем к ней любой потребитель, потребляющий ток около 1/10 от числового значения емкости (т.е. для 65-амперного аккумулятора нужна нагрузка 6,5 А, или 78 Вт) и засечь время, за которое напряжение на клеммах батареи упадет до 10,8 В. Произведение тока нагрузки и времени и даст нам величину емкости. К примеру, 65-ваттная лампа (как самая доступная нагрузка близкого токопотребления) высаживала аккумулятор 6 часов, следовательно, его емкость можно считать равной 32,5 А*ч.

Видео: Как восстановить емкость и токоотдачу полностью убитого авто аккумулятора

Емкость и время заряда

Существует распространенное мнение, что при установке на автомобиль батареи с большей номинальной емкостью, чем штатная, она будет постоянно недозаряжаться. Обосновывают это тем, что генератор не сможет отдать нужный ток. Однако так ли это?

Возьмем два полностью заряженных аккумулятора. Выше мы уже привели пример того, насколько сильно упадет емкость в момент запуска мотора – то есть на самом деле АКБ с большей номинальной емкостью не просто увереннее запустит двигатель, но и потеряет при этом меньше энергии, менее емкий аккумулятор после старта придется заряжать дольше.

Что же до возможностей генератора, то на автомобилях даже в компакт-классе 80-90 ампер номинала не редкость. Даже с учетом того, что такой ток генератор сможет отдавать только при высоких оборотах, в городском цикле движения его возможностей достаточно для восстановления заряда батареи.

Резервная емкость АКБ

Так как указываемая на корпусе аккумулятора емкость мало связана с реальными условиями эксплуатации, как мы уже выяснили, применяется еще одна характеристика – емкость резервная, которая независимо от прочих параметров АКБ измеряется при разряде батареи фиксированным током 25 А до напряжения 10,5 В при комнатной температуре. Иначе говоря, условия испытания на резервную емкость моделируют ситуацию, когда на остановленном моторе включены потребители (фары, габаритные огни и так далее), и определяется время, в течение которого аккумулятор сохранит возможность поддержания их работы – например, если в дороге отказал генератор. Именно поэтому, несмотря на само слово «емкость» в составе термина, измеряется она не в ампер-часах, а в минутах.

Ток холодной прокрутки

Для стартерного аккумулятора, в отличие от тягового, не менее важен и максимальный ток, который он может отдавать в течение короткого времени. Для сравнения аккумуляторов между собой служат несколько стандартов измерения:
1. EN: аккумулятор, охлажденный до температуры -18°, разряжается до напряжения 7,5 В за 10 секунд.
2. SAE: при той же температуре разряд идет 30 секунд и до напряжения 7,2 В.
3. DIN: напряжение должно за 30- секунд снизиться до 9 В.

Видео: Как и какой выбрать аккумулятор для автомобиля. Просто о сложном

Как видно, наиболее жестким стандартом измерения является DIN, аналогичный отечественному ГОСТ 959-91. EN же легче всех – тест короче, а допустимое снижение напряжения максимально. Поскольку кривая токоотдачи у аккумуляторов нелинейна, можно обнаружить, что два аккумулятора с равным током холодной прокрутки по EN будут иметь разный ток холодной прокрутки по DIN.
При выборе аккумулятора это соотношение может представлять интерес – увеличение тока по DIN при одинаковом токе по EN однозначно указывает на то, что на морозе эта батарея сможет дольше проворачивать стартер.

Казалось бы, зачем гнаться за максимальным стартерным током, если для обычно применяемых на автомобилях стартеров с мощностью 0,8-1 кВт достаточно 70-90 ампер? Дело в том, что номинальная мощность стартера рассчитывается по тому потреблению тока, что соответствует установившимся оборотам при заданной нагрузке на вал. В момент же запуска ток может возрасти во много раз, так как напряжение на обмотки подается практически одновременно с зацеплением бендикса, и на рабочие обороты он должен выходить под нагрузкой. Чем холоднее мотор, тем дольше стартер выходит на рабочие обороты, и тем больший ток он потребляет до этого момента.

Вес аккумулятора и его ресурс

В различных тестах АКБ среди прочих параметров обязательно сравнивается и их вес. В чем смысл этого? Ответ прост: при работе батареи медленно, но неотвратимо происходит разрушение пластин – каждый цикл разряда, и особенно глубокого, приводит к образованию на пластинах кристаллов сульфата свинца. Часть из них растворяется при зарядке, но часть остается, со временем осыпаясь. Проще говоря, со временем масса пластин падает, падает и их прочность. В один «прекрасный» момент под воздействием тряски пластина может разрушиться, приведя батарею в негодность. Следовательно, чем больше масса пластин, тем дольше сможет проходить их разрушение, и определенную зависимость «ресурс-вес» можно считать существующей.

Так как для увеличения емкости необходимо увеличивать площадь пластин в каждой банке, их приходится делать достаточно тонкими. Поэтому в аккумуляторах с большей массой толщина пластин в наборе может серьезно отличаться от более легких, что, в свою очередь, обеспечит меньшие просадки напряжения под стартерной нагрузкой: больше сечение – меньше сопротивление.
Заключим: из двух аккумуляторов с равными электрическими параметрами предпочтительнее тот, что больше весит.

Однако справедливо это заключение в первую очередь для обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов, где возможность поддержания нужной плотности и уровня электролита позволяет поддерживать стабильность характеристик. Но в необслуживаемых кальциевых аккумуляторах такой возможности нет, и со временем плотность и уровень электролита отклоняются от номинальных настолько, что аккумулятор становится малопригодным для эксплуатации, хотя его пластины могут быть целы.

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

• Прибор позволяет измерять следующие параметры:

• Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

• Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

• Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

• Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).

 

 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.

 

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.

 

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ	Преимущества	Недостатки
Подкл ючение нагрузки	Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования	Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры	Портативность устройств Простота использования Быстрое проведение измерений, особенно многократных Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов	Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд	Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ	Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ	Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита	Способ применяется только для обслуживаемых батарей

 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Размеры аккумуляторов для авто: габаритная таблица

Отправляясь в магазин за АКБ, многие автовладельцы в первую очередь смотрят на такие параметры, как ёмкость (А/ч), ток пуска, дату изготовления. И это правильно. Но нельзя забывать и о мелочи, а именно габаритных размерах автомобильного аккумулятора. Попытайтесь поставить АКБ, используемую в японских машинах, на авто, произведённое в Европейском Союзе: у вас ничего не выйдет. И всё дело не только в типе клемм или полярности. Неудача будет обусловлена именно габаритами изделия. Так какие же размеры аккумулятора наиболее ходовые в мире и как они связаны с иными параметрами?

Размеры АКБ

Число штатных габаритов, предлагаемых рынком, достаточно велико. При этом в разных частях света требования к типоразмерам автомобильных аккумуляторов совсем не похожи. В Европе свои стандарты, в Азии свои, и североамериканский континент использует совсем другие варианты конструкции. А вот в Южной Америке выпускают аккумуляторы, которые можно смело устанавливать как на европейские, так и на отечественные автомобили.

Современные типоразмеры аккумуляторов

Что касается автомобилей из Азии, здесь всё связано со стремлением производителей к выпуску машин, где подкапотное пространство максимально уплотнено. Это вынудило конструкторов комплектовать технику высокими, но узкими и короткими батареями. Поэтому, покупая авто из Кореи либо Японии, имейте в виду, что после окончания срока эксплуатации родной АКБ на замену придётся подыскивать только фирменное изделие.

У североамериканских батарей свои заморочки. Дело в том, что клеммы находятся не вдоль наиболее длинной стороны, а на боку. Помимо этого они ещё и могут быть снабжены внутренней резьбой. И если вы стали владельцем машины, произведённой на североамериканском континенте, то аккумуляторы, реализуемые на территории РФ, вряд ли подойдут к данному авто. В таких случаях не рекомендуется заниматься самодеятельностью: целесообразнее заказать оригинальную АКБ. Попытки слепить что-то своё зачастую заканчиваются печально: плохой контакт между клеммой и проводом может привести к искрообразованию, что чревато возникновением пожара.

Высота аккумулятора с клеммами и без

Контакты батареи тоже важный момент. Здесь большую роль играет их расположение, размеры. Если брать в расчёт европейские, российские и южноамериканские модели изделий, то клеммы могут быть расположены разными способами:

• прямая полярность: справа «минус» («масса»), слева «плюс»;
• обратная полярность подразумевает противоположное расположение клемм.

Чтобы правильно выяснить полярность, достаточно батарею повернуть к себе фирменной наклейкой. Если не посчастливилось и в вашем распоряжении оказалась батарея с не таким, как надо, расположением клемм, можно (но не рекомендуется) нарастить провод. В подобном случае целесообразнее подыскать на авторынке или в магазине цельный кабель нужной длины.

Интересно: изредка в продаже попадаются АКБ с клеммами по диагонали или по центру корпуса. Их можно ставить почти на все машины. Форма, размер аккумуляторных контактов тоже бывают разными. Чаще всего они имеют вид конуса. Автомобильные наконечники проводов соответствуют такой конструкции. При этом верхний диаметр «минуса» по размеру чуть уступает «плюсу». Кроме этого конусные клеммы могут быть маленькими, что характерно для продукции японского автопрома. Существуют и более экзотические варианты:

• под винтовое крепление;
• под болт;
• в виде уголка.

При покупке АКБ стоит обращать внимание на высоту аккумулятора с клеммами или без. На большинстве батарей пробки или крышки банок расположены на более высокой части, которая выше контактов. Поэтому их соприкосновение с капотом невозможно. Однако есть модели, где верхняя часть корпуса не в виде ступеньки, а совершенно плоская. В этом случае тщательно измерьте высоту контактов на родной АКБ, чтобы не допустить их замыкания через капот автомобиля.

Ещё один важный нюанс: речь идёт о креплении батареи к кузову машины. Многие совершают ошибку, никак не закрепляя батарею. А это чревато:

• сокращением срока эксплуатации из-за тряски и вибраций;
• возможным выливанием кислоты при ДТП, что опасно для здоровья.

Поэтому, приобретая батарею, обратите внимание на возможность её фиксации. Если АКБ крепится через верх, то причин для волнений нет, можно покупать любую. Но некоторые (например, на ВАЗ2108-2105) крепятся посредством специального выступа снизу, который есть не на каждой батарее.

Габаритные таблицы

Габаритные размеры автомобильных аккумуляторов напрямую связаны с ёмкостью. По этому признаку их и разделяют в первую очередь. Далее рассмотрены размеры изделий в зависимости от континента, где они выпускаются.

Европа

АКБ, выпущенные в государствах Евросоюза, имеющие ёмкость 40–70 А/ч, обладают следующими габаритами:

• длина: 175–242 мм;
• ширина: 175 мм;
• две высоты: 175 и 190 мм.

В последнем случае имеется в виду расстояние от дна изделия до основания клемм и до наивысшей плоскости, где расположены пробки либо крышка банок.

Таблица габаритов аккумулятора для авто

Ёмкость (А/ч)	Размеры (мм): длина, ширина и высота
42	175х175х190
44	207х175х175
52	207х175190
60	242х175х190
61	242х175х175
62	242х175х190
63	242х175х190

Европейские батареи, имеющие ёмкость 70–225 А/ч, имеют следующие габариты:

• длина: 278–518 мм;
• ширина: 175–240 мм;
• высота: 175–242 мм.

Таблица размеров аккумуляторов для авто

Ёмкость (А/ч)	Размеры (мм): длина, ширина и высота
72	272х175х175
74	278х175х190
77	278х175х190
80	315х175х175
95	353х175х190
100	353х175х190
110	390х175х190
140	513х189х223
180, 200 и 225	518х240х242

Азия

Батареи малой ёмкости, выпускаемые в Корее, Японии, Китае, Таиланде, имеют следующие типоразмеры:

• длина: 187–261 мм;
• ширина: 127–175 мм;
• высота: 190–227 мм.

Таблица габаритных размеров автомобильных аккумуляторов

Ёмкость (А/ч)	Размеры (мм): длина, ширина и высота
35 и 40	187х127х227
45	238х129х227
60	232х173х225
65	232х173х190
70	261х175х220

АКБ, выпускаемые азиатскими компаниями и обладающие ёмкостью 90–120 А/ч, имеют фиксированную длину, ширину и высоту: 306, 173, 225 мм соответственно. В ряде случаев возможна замена азиатской батареи на европейскую и наоборот. Но тогда необходимо вооружиться рулеткой и тщательно измерить не только габариты самого корпуса, но и высоту клемм.

Самый лучший вариант при покупке батареи – купить точно такую же. Если нет возможности, принесите свою как образец или попросите продавца, чтобы он разрешил примерить изделие к вашей машине. Кроме того, можно воспользоваться приведёнными выше таблицами.

Характеристики автомобильных аккумуляторов

Без аккумулятора автомобиль превращается в бесполезную недвижимость — лишь редкие современные машины допускается заводить с толчка. Аккумулятор служит источником питания не только для стартера, но и для многочисленных электронных устройств, отвечающих за безопасность либо комфортабельность транспортного средства. Именно поэтому к подбору батареи стоит относиться очень серьёзно — неподходящее устройство может стать причиной отказа автомобиля в неподходящий момент либо даже его повреждения. Чтобы не допускать подобных ошибок, стоит внимательно рассмотреть основные характеристики аккумулятора для автомобиля.

Совместимость

Современные аккумуляторы максимально унифицированы, что позволяет облегчить их выбор, но между батареями всё же имеется немало различий. Главной отличительной чертой аккумулятора является его номинальное напряжение. Выделяют три основных вида батарей:

• 6 Вольт — для мопедов, багги, некоторых квадроциклов и прочей лёгкой техники;
• 12 Вольт — все легковые автомобили, большинство мотоциклов и квадроциклов;
• 24 Вольт — тяжёлые дизельные грузовики, спецтехника.

Конечно, существуют и нестандартные аккумуляторы, однако ими комплектуется только техника, изготовленная в единичном экземпляре.

Большинство современных батарей по-прежнему имеет классическую свинцово-кислотную компоновку. Её нельзя назвать наиболее эффективной, однако такая технология позволяет достичь оптимального баланса между характеристиками аккумулятора и его стоимостью. В последнее время начали набирать популярность гелевые батареи. Принцип их действия аналогичен, однако такие аккумуляторы содержат очень густой электролит, который не допускает выхода газов наружу — это позволяет улучшить характеристики устройства и сделать его максимально безопасным. Существуют батареи, созданные с применением никель-металлгидридной технологии и литиевые аккумуляторы (литий-ионные, литий-полимерные, литий-фосфатные) — обычно они предназначаются для гибридных транспортных средств и несовместимы с электросетью обычного автомобиля.

При покупке аккумулятора необходимо обращать внимание на его клеммы, которые различаются по толщине и полярности. В отечественных и европейских автомобилях применяется прямая полярность батарей, что предполагает расположение плюсовой клеммы справа. Японские и некоторые американские автомобили требуют установки батарей с обратной полярностью — теоретически, можно использовать и другой аккумулятор, но для этого понадобится существенно удлинить провода. Толщина клемм может соответствовать двум стандартам — наиболее распространён европейский, которому соответствует диаметр 19,5 мм у контакта «+» и 17,9 мм у «-». Альтернативой ему служит азиатский стандарт, у которого диаметр клемм равен 12,7 и 11,1 мм соответственно.

Нельзя забывать о наружных габаритах батареи, например, в лёгких грузовиках могут использоваться 12-вольтовые приспособления с крупным корпусом, которые точно не подойдут для установки на легковушку. Покупателю рекомендуется обращать внимание и на тип крепления аккумулятора, который может быть верхним либо нижним. Закрепить батарею можно и с помощью самодельного фиксатора, но никто не даст гарантию надёжности электросистемы в этом случае. Чтобы не допустить ошибки при покупке, лучше перепишите всю информацию со старого аккумулятора либо возьмите с собой инструкцию по эксплуатации транспортного средства. Продавец поможет вам разобраться в условных обозначениях и подберёт подходящую батарею.

Электротехнические параметры

Главной характеристикой любого аккумулятора — в том числе и не автомобильного, является его ёмкость, которая измеряется в Ампер-часах (Ач). Подбор оптимальной батареи в этом случае осуществляется по рекомендациям производителя — в инструкции по эксплуатации транспорта должна указываться минимально допустимая ёмкость для гарантированного запуска мотора. Специалисты дают следующие рекомендации по выбору аккумуляторов:

• До 40 Ач — малолитражные легковые авто, использующиеся в тёплом климате;
• До 60 Ач — бензиновые авто в умеренном климате;
• До 80 Ач — бензиновые и некоторые дизельные авто в холодном климате;
• До 100 Ач — любые бензиновые и дизельные легковые машины;
• Свыше 100 Ач — коммерческая и специальная техника.

Покупать батарею чрезмерно большой ёмкости не рекомендуется, поскольку генератор не будет успевать подзаряжать её и со временем произойдёт накопление серы в ячейках. В условиях суровой зимы неполная зарядка мощного аккумулятора способна уменьшить срок его службы почти вдвое.

Перед покупкой следует внимательно изучить характеристики аккумулятора

Очень большое значение имеет ток холодной прокрутки — он показывает, какой будет отдача аккумулятора при попытке завести автомобиль после ночи, проведённой под открытым небом на морозе. Существует два стандарта измерения этого показателя, которые отличаются базовыми условиями — DIN и EN. Продавцы иногда идут на махинации, пытаясь выдать ток по EN за DIN и привлечь клиента завышенными характеристиками аккумулятора — чтобы избежать этого, нужно самостоятельно взглянуть на изделие и найти соответствующие буквы после обозначения тока холодной прокрутки. Нормальным значением согласно DIN является ток выше 250 А, в соответствии с EN — 420 А и выше.

Рассматривая характеристики автомобильного аккумулятора, обязательно обратите внимание на резервную ёмкость такого компонента. В отличие от основного параметра, она измеряется не в Ампер-часах, а минутах, в течение которых батарея сможет работать без подзарядки с нагрузкой в 25 А. Такой стандарт измерения соответствует ситуации, в которой генератор выходит из строя холодной зимней ночью. Показатель позволяет узнать, хватит ли заряда, чтобы доехать домой либо до СТО с включёнными фарами, обогревом салона и всеми электронными системами. Резервная ёмкость батареи должна превышать 40 минут — оптимальным вариантом считаются модели с показателем, составляющим 60–120 минут непрерывной автономной работы автомобиля.

Технологии

Наибольшее распространение на территории России получили обслуживаемые аккумуляторы, которые требуют регулярного долива дистиллированной воды для поддержания свойств электролита. Главное преимущество подобной технологии — невысокая себестоимость изделия, а также его превосходная надёжность. Обслуживаемый аккумулятор не боится глубокого разряда и может быть восстановлен после длительного хранения автомобиля под открытым небом на морозе. Очень популярная модификация таких батарей — малообслуживаемые устройства, которые требуют восполнения запаса дистиллированной воды примерно один раз в год против 2–3 раз у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Такие приспособления имеют увеличенный срок эксплуатации и большую морозостойкость.

Однако в последнее время на российский рынок вышли необслуживаемые батареи, которые вовсе не требуют долива электролита и могут работать без вмешательства человека в течение всего срока годности. Жидкость в их банках может быть впитана в специальный стекловолоконный наполнитель, который препятствует её испарению. Кроме того, недавно были разработаны и гелевые аккумуляторы, технические характеристики которых также позволяют называть их необслуживаемыми. Благодаря добавлению кремния в электролит, он превращается в густой гель, не испаряющийся и не меняющий своего объёма даже под воздействием сильного нагрева. Гелевые аккумуляторы считаются наиболее безопасными — благодаря полному отсутствию газообразования их можно хранить даже в жилых помещениях.

Поскольку свинец достаточно плохо переносит длительное пребывание в агрессивной среде, которую представляет собой электролит на базе серной кислоты, его необходимо легировать для получения требуемых параметров надёжности. Чаще всего используется сурьма, которая делает батарею намного более устойчивой к таким воздействиям, как нагрев и переохлаждение. Однако аккумуляторы с большим количеством сурьмы имеют достаточно серьёзный недостаток, который представлен закипанием электролита при значительных отклонениях электротехнических параметров от нормы. Чтобы устранить этот недостаток, были разработаны батареи с другими легирующими веществами — наибольшую популярность получил кальций.

Кальциевые батареи очень надёжны и долговечны, а также практически не подвержены разрушению при воздействии на них ударных нагрузок и вибраций. Образующийся при контакте с серной кислотой сульфат кальция покрывает свинцовые пластины аккумулятора, защищая их от коррозии и чрезмерного перегрева при перезарядке. Как результат, устройства кальциевого типа выдерживают скачки напряжения в пределах 25% без существенных повреждений. Казалось бы, кальциевые батареи, эффективные и недорогие в производстве, должны полностью вытеснить с рынка устройства другого типа. Однако стоит обратить внимание на значительные недостатки таких аккумуляторов:

• Потеря половины ёмкости при первом глубоком разряде без возможности её последующего восстановления;
• После потери 70% ёмкости существует вероятность полного выхода из строя батареи — это может произойти, если автомобиль долгое время будет стоять с включённым электрооборудованием;
• Кальциевые устройства запрещается использовать в автомобилях с неисправным электрооборудованием — это гарантированно нарушает их нормальную работу;
• При температуре ниже -30 градусов хранить кальциевый аккумулятор лучше в тёплом помещении — иначе гарантию его исправности получить не удастся;
• Для перезарядки такого приспособления потребуется дорогостоящее зарядное устройство с электронным управлением.

Чтобы избавиться от недостатков кальциевых и сурьмянистых аккумуляторов, многие крупные компании начали выпуск гибридных батарей, в которых используется оба легирующих элемента. Они имеют умеренную надёжность и ёмкость, но не повреждаются при глубоком разряде и не требуют соблюдения столь же строгих правил. Существуют и альтернативные гибридные батареи, в которых вторым легирующим элементом кроме кальция является серебро. Такие устройства очень надёжны и долговечны, а также невосприимчивы к быстрому глубокому разряду, но по понятным причинам дороги. Выпускаются и малосурьмянистые аккумуляторы, в которых содержание легирующего элемента не превышает 3% — они невосприимчивы к нагреву и глубокому разряду, но имеют ограниченный срок пригодности.

Дополнительная информация

Обслуживаемые аккумуляторы позволяют контролировать уровень электролита без малейших проблем — достаточно открутить пробку одной банки, чтобы увидеть, требуется ли долив дистиллированной воды. Однако малообслуживаемые и необслуживаемые устройства такой возможности не предоставляют — без помощи специалиста получить доступ к внутренним компонентам таких батарей не удастся. Контроль плотности электролита осуществляется в них с помощью специального индикатора, называемого «магическим глазком». В зависимости от степени износа батареи он меняет свой цвет с зелёного на красный, сигнализируя о необходимости обслуживания либо замены источника питания. В моделях с белыми стенками уровень электролита удаётся замерить, посветив на них фонариком.

Многие современные аккумуляторы оснащены полиэтиленовым пористым сепаратором, который устанавливается внутри их корпуса — такое приспособление предотвращает замыкание пластин между собой и существенно повышает срок эксплуатации устройства. Сепаратор улучшает характеристики источника питания, предотвращая его разрушение при длительном воздействии вибраций или сильных ударов. Ещё одним защитным компонентом для батареи является отсекатель пламени, который предотвращает возгорание и взрыв при попадании на корпус искры. Он применяется в качественных устройствах обслуживаемой и малообслуживаемой компоновки, повышая уровень защиты автомобиля.

При сильном нагреве батареи серная кислота, содержащаяся в электролите, способна испаряться, образуя едкий аэрозоль. Его появление представляет собой угрозу для безопасности транспорта, а также снижает остаточный срок эксплуатации приспособления. Чтобы устранить эти проблемы, аэрозоль необходимо улавливать и осаждать обратно в резервуары. Для этого применяют крышки аккумуляторов с лабиринтной формой — она позволяет осаждать электролит в форме конденсата, стекающего в банки через специальные каналы.

Аккумуляторы могут комплектоваться защитными крышками и колпачками, которые предотвращают случайный контакт клемм с металлическими деталями автомобиля или проводами — с их помощью удаётся избежать появления серьёзных неполадок электросистемы. Некоторые модели нестандартных размеров, например, азиатские батареи либо изделия для специальной техники, могут комплектоваться набором переходников. В них часто включены накладки, обеспечивающие фиксацию широких клемм на тонких стержнях, а также провода увеличенной длины для быстрой смены полярности. Среди особенностей батарей нужно назвать и наличие ручки для переноски — она выручает автомобилистов, которым приходится поднимать источник питания на высокий этаж многоквартирного дома для его прогрева.

Оптимальный выбор

При подборе аккумуляторной батареи обязательно обратите внимание на её совместимость с вашим автомобилем — достаточно перепутать напряжение или полярность, чтобы устройство не подошло для транспортного средства. Оцените объём двигателя и климатические условия, в которых будет эксплуатироваться автомобиль — от этих параметров зависит ёмкость и сила тока холодной прокрутки. Только после определения этих характеристик приступайте к выбору аккумулятора по технологии его изготовления. Если автомобиль будет использоваться в тёплом климате, стоит отдать предпочтение кальциевой модели, а в холодном — гибридной либо малосурьмянистой. Не забывайте проверять, соответствует ли выбранная вами батарея стандартам надёжности и безопасности.

Характеристики автомобильного аккумулятора — на что обратить внимание при выборе?

Эксплуатайионный период аккумуляторной батареи обычно не превышает четыри года, поэтому рано или поздно перед автомобильными владельцами встаёт вопрос о выборе новой батареи для машины. Но как понять какого типа аккумулятор выбрать? Какими характеристиками руководствоваться? И где найти их описание? Об этом мы сегодня Вам и расскажем.

АКБ и её типы

Существует несколько основных типов аккумуляторных батарей, которые различаются материалом, из которого изготовлены электроды, и составом электролита. Многие из Вас знают, что есть различные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы. Из данного списка для применения в качестве стартерных используются лишь одни – свинцовые. Это обуславливается тем, что этот тип аккумуляторных батарей наделён максимально большим запасом электроёмкости, в сравнении с другими, и способен мгновенно отдавать большую силу тока.

Но при всём этом, приходится мириться с тем, что их наполнение очень вредно, ведь это свинец и кислота. Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатирования свинцовых аккумуляторов, их корпуса изготавливают из специальной пластмассы, усточивой к воздействию кислоты. Сегодня материалом, из которого изготавливются электроды является свинец, не в чистом виде, конечно, но с различными добавками, от которых и зависит уже дальнейшее деление аккумуляторов на несколько типов:

— Традиционные, которые ещё называют сурьмянистые;

— Малосурьмянистые;

— Кальциевые;

— Гибридные;

— Гелевые или AGM;

— Щелочные;

— Литий-ионные.

Традиционные или сурьмянистые

Аккумуляторные батареи данного типа в составе свинцовых электродов содержат ещё и 5% сурьмы. Их называют ещё просто классическими или традиционными. Но на сегодняшний день актуальность этих названий уже не имеет прямого смысла, ведь содержание сурьмы уменьшилось в разы. Сурьму добавляют в сплав в состав электродов для повышения их прочности. Но эта добавка также ускоряет процесс электролиза, начинающийся уже на отметке в 12 вольт. Выделяется большое количество газов и возникает ощущение кипячения воды. Из-за испарения воды в больших объёмах, электролит меняет свою концентрацию на более сильную из-за чего верхушка электродов оголяется. Для того, чтобы восстановить водный баланс электролита, в него добавляют дистиллированную воду.

Аккумуляторы с большим содержанием сурьмяных добавок очень просты в обслуживании. Это обусловлено тем, что ежемесячно нужно проверять концентрацию электролита и по надобности заливать дистиллированную воду. В новых моделях автомобилей такие аккумуляторы уже не устанавливают, ведь прогресс стремительно шагает вперёд. Данные батареи устанавливают по прежнему на недвижимые установки, где важна неприхотливость и не возникают проблемы с обслуживанием источников питания. Автомобильные же аккумуляторы сейчас изготавливают без добавления сурьмы или же минимизируют её количество по максимуму.

Малосурьмянистые

Чтобы избежать сильного испарения воды из электролита, аккумуляторные пластины, как уже было сказано выше, стали делать с минимальными сурьмнистыми добавкам, количество которых не достигает отметки в 5%. В следствии чего частая необходимость проверки электролита на уровень концентрации канула в лету. Также снизился саморазряд при длительном хранении аккумуляторной батареи.

Такой тип аккумуляторов относится к тем, что мало обслуживаются или не обслуживаются вовсе. Обосновывается это тем, что внутренности батареи не нуждаются в контроле и уходе. Хотя по сути такой термин как «необслуживаемый» относится к нереализованной теории или скорее всего к хитрым маркетинговым операциям, ведь не достигли ещё того уровня, при котором вода из электролита вовсе не выкипает. Она понемногу да испаряется всё равно, хотя и в значительно меньших объёмах, чем у тех аккумуляторах, которые называют обслуживаемыми.

Кальциевые

Производители всё бьются над тем, как сделать полностью необслуживаемую батарею, чтобы вода в ней не испарялась вовсе. Для этого сурьму в решётках электродных пластин заменили на другой, более подходящий, материал. Таковым оказался кальций. Аккумуляторы кальциевого типа зачастую маркированы буквами «Ca/Ca». Такое обозначение говорит автовладельцам о том, что пластины обоих полюсов имеют в своём составе кальций.

К тому же в состав электродов порой добавляют и серебро в очень малых количествах. Благодаря этому снижается сопротивление внутри аккумулятора, что хорошо сказывается на его производительности и энергоёмкости. Кальций в составе свинцовых пластин прекрасно справился с задачей снижения газовыделения и утраты воды, что ставит этот тип на порядок выше малосурьмянистых батарей. Потеря воды за время эксплуатации батареи настолько мизерна, что необходимость в проверке концентрации электролита и его уровня в банках, просто стала ненужной.

Таким образом аккумуляторные батареи кальциевого типа можно по праву называть необслуживаемыми. Кроме меньшей потери воды, кальциевые аккумуляторы ещё имеют и на 70% более низкий, по сравнению с предыдущими оппонентами, уровень саморазряда. Что позволяет этим батареям более длительный срок удерживать на уровне свои эксплуатационные качества. Такие аккумуляторы устанавливают на заводах по производству иностранных автомобилей среднего ценового сегмента, где производитель смело гарантирует стабильность и качество электрического оборудования.

Но покупая аккумулятор данного типа, знайте, что уход за ним требуется более тщательный чем малосурьмянистому. Но при должном обслуживании у Вас будет надёжный и стабильный источник питания высокого качества.

Гибридные

Маркируется тип данных аккумуляторов как «Ca+». Гибридные аккумуляторные батареи имеют электродные пластины, которые созданы с использованием различных технологий: положительные электроды малосурьмянистые, а отрицательные уже идут кальциевые. Такая технология позволила совместить потожительные стороны обоих типов в одном аккумуляторе. Вода в гибридных батареях расходуется на 50% медленнее чем у малосурьмянистых, но всё равно быстрее чем у кальциевых аккумуляторов. Но зато гибриды гораздо устойчивы к перезарядам. По своим характеристикам они по праву занимают нишу между двумя предыдущими представителями.

Гелевые или AGM

Банки гелевых аккумуляторных батарей наполнены электролитом не в понятном нам жидком состоянии, а в гелеобразном, фиксированном, откуда и пошло название данного типа. Благодаря такому состоянию электролита, этим аккумуляторам не страшны наклоны, ведь гель не так ликвиден, как жидкость. Хотя это снова профессиональный «заманушный» маркетинговый ход, и переворачивать аккумуляторы с гелевым наполнением лучше не стоит. Хоть производители и пишут, что такие аккумуляторы можно эксплуатировать в любом удобном положении.

На прекрасной виброустойчивости не заканчиваются положительные стороны AGM аккумуляторов. Они также медленно саморазряжаются, благодаря этому они переносят длительное хранение не боясь критического снижения заряда. Организовывать их хранение следует в полностью заряженном состоянии.

Сила тока, подаваемая АКБ, в зависимости от заряда, неизменна даже до полной разрядки. Им так же не страшен и переразряд, они полностью восстанавливают свою прежнюю ёмкость даже после подзарядки. Но с зарядом батарей гелевого типа ситуация состоит не так гладко как с разрядом. Нельзя ускоренно заряжать такие батареи. Их зарядка должна происходить очень малым током. Для этого выпускаются даже зарядные устройства, специально адаптированные под зарядку именно гелевых аккумуляторов.

Хотя рынок богат на универсальные зарядные устройства, которые по плану должны заряжать любые типы аккумуляторных батарей. Насколько это всё действительно правда, однозначно ответить нельзя, ведь производители бывают разные и лучше обращать внимание на тех, которые уже устоялись на рынке и крепко себя зарекомендовали.

Отрицательной стороной гелевых батарей является их «боязнь» экстремально низких температур. Чем ниже температура окружающей среды, тем ниже становится проводимость гелевого электролита. Если условия эксплуатации благоприятны, такие аккумуляторные батареи могут прослужить и десяток лет.

Щелочные

Знаете ли Вы, что электролит в аккумуляторах может иметь не только кислотную, но и щелочную составляющую? И таких аккумуляторов существует множество разновидностей, но мы возьмём на рвссмотрение лишь те, которые применяются в автомобилях.

А вот автомобильные щелочные батареи бывают лишь двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. Батареи первого типа имеют положительные электроды, покрытые гидроксооксидом никеля NiO(OH), а отрицательные электроды — железом с примесью кадмия. Во второй разновидности батарей, положительные электроды покрыты идентично с теми, что находятся в никель-кадмиевой батарее, то есть гидроксооксидом никеля. А вот в отрицательном электроде уже присутствуют различия, здесь он выполнен из чистого, без примесей, железа. Щелочным электролитом в обоих типах батарей есть раствор едкого калия.

Литий-ионные

Данный и последний в нашем списке тип аккумуляторных батарей считается наиболее перспективным на сегодняшний день. В состав электролита данного типа аккумуляторов входят ионы лития. О том, из какого материала состоят электродные пластины, однозначно сказать не получится, ибо технология изготовления всё время движется вперёд. Однако, мы знаем, что изначально они производились тз металлического лития, но из-за их взрывоопасности, такие электроды использовать перестали. На их смену пришли графитовые пластины. Для положительно заряженных электродов использовался оксид лития с добавлением кобальта или марганца. Но в нынешнее время происходит их замещение на литий-ферро-фосфатные, ибо новый материал гораздо менее токсичен, более доступен и экологически чист. Такие пластины можно спокойно утилизировать.

Постоянно идёт работа по усовершенствованию имующихся типов аккумуляторов, и она непрерывна. В центрах исследований и испытаний неустанно трудятся над поиском более энергоёмких источников питания компактных размеров. Для регионов с экстремалными зимами, пригодилось бы изобретение батарей устойчивых к сильным морозам, тогда бы решилась проблема с отказом мотора. Так же важно движение и в сторону экологичности. Ведь сегодня пока ещё не научились производить полностью экологичные аккумуляторные батареи.

Нельзя пока что обходиться без добавления токсичных элементов, таких как, например, свинец, щёлочь, серная кислота. Но у традиционных аккумуляторов, будущее скорее всего закрыто. Промежуточным эволюционным этапом являются гелевые батареи. Аккумулятор будущего видят без наполнения жидкостью, произвольной формы, а также с множеством других параметров, которые избавят автовладельцев от переживаний относительно того, не вылился ли электролит, а не откажет ли батарея. Водитель должен наслаждаться поездкой.

Технические характеристики: вес, сила тока, емкость, напряжение

Важнейшими показателями качества аккумуляторных батарей выступают: напряжение, вес, ёмкость, габариты, номинальная глубина разряда, срок службы, коэффициент полезного действия, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также учитывайте тот факт, что указанные производителем характеристики действенны для температур 20-25 градусов по Цельсию. При отклонениях от этих чисел, они изменяются и зачастую не в лучшую сторону.

Значения напряжения и ёмкости зачастую используется в названии модели аккумуляторной батареи. Так, например, аккумулятор RA12200DG. Напряжение батареи 12 Вольт, её ёмкость 200 А/ч, гелевый электролит, глубокоразрядная. Эта батарея выдаёт энергию в 2,4 кВт, исходя из формулы 12 х 200 = 2400 Вт*ч при разряде током на протяжении десяти часов в 10% от всей ёмкости.
При отклонениях в сторону большего тока и скорой разрядки, ёмкость такой батареи уменьшается. При меньших токах – наоборот, зачастую, увеличивается. Нужно смотреть на разрядные характеристики тех или иных батарей, которые Вас интересуют. Порой производители в названии указывают слишком идеальную ёмкость аккумуляторной батареи, которая возможно только в утопических условиях. Такие любители, например, Haze, у которых ёмкость в реальности на порядок ниже заявленной, а именно на 10-20 пунктов, а это значительно, согласитесь.

Ёмкость батареи

Количество энергии, которую в себе может хранить аккумуляторная батаре и называется её ёмкостью. Её измеряют в ампер-часах А/ч. Например один аккумулятор с ёмкостью в 100 ампер-часов может подавать ток с силой в 1 ампер напротяжении 100 часов, или током в 5 ампер 20 часов и так далее. Хотя ёмкость батареи уменьшается, если увеличивается разрядный ток. На рынке можно приобрести аккумуляторы с ёмкостью от 1 до 2000 А/ч.

Срок службы

Для того, чтобы продлить срок эксплуатации свинцовой аккумуляторной батареи, лучше использовать лишь небольшую часть её ёмкости до повторной подзарядки. Каждый процесс, который сопровождается разрядом и дозарядом аккумулятора называется зарядным циклом, причём проводить полный разряд аккумулятора не обязательно. Допустим, Вы разрядили аккумулятор на четверть, а потом его снова зарядили, то у него произошёл один зарядный цикл. Но количество циклов будет напрямую зависить от глубины разряда.

Если аккумулятор можно разряжать более чем на половину от его номинальной ёмкости без значительного ухудшения его параметров, то такой агрегат называется «глубокоразрядным». Аккумуляторная батарея может быть повреждена, если её перезарядить больше чем необходимо. Максимальное напряжение, подаваемое на кислотную батарею в 12 вольт, не должно превышать 15 ватт. Значительная часть фотоэлектрических аккумуляторов обладают мягкой нагрузочной характеристикой, поэтому с увеличением напряжения зарядный ток значительно снижается. Допустим, для солнечных батарей всегда нужно применять определённый контроллер заряда. Так же его применение необходимо и для ветроэлектростанций и микрогидроэлектростанций.

Напряжение

Аккумуляторное напряжение – это зачастую основной параметр, следя за которым можно определять то насколько заряжена аккумуляторная батарея и в каком состоянии она находится. Особенно это касается аккумуляторов в герметичной оболочке, у которых физически невозможно, не повредив их, измерить концентрацию электролита. Для того, чтобы определить насколько заряжен аккумулятор, его напряжение измеряют на клеммах в течении 4-5 часов в отсутствие зарядного и разрядного токов.

Напряжение измеряемое во время заряда или при разряде батареи ничего не скажет о том, насколько заряжен аккумулятор. Зависимость того насколько заряжен аккумулятор от напржения на нём вхолостом режиме различно у разных типов батарей. Для аккумуляторов, которые являются герметизированными, например, гелевых немного больше чем у тех типов, которые имеют в себе жидкий электролит. Например аккумулятор типа AGM считается полностью заряженным, если напряжение на его клеммах равно 13 ватт, в то время как у кислотных аккумуляторов оно равно 12,5 ватт.

Степень заряженности

Степень того насколько заряжена аккумуляторная батарея зависит от множества факторов. И точно определить заряд аккумулятора в состоянии лишь специальные приспособления с памятью и микропроцессором. Они следят за зарядом и разрядом батареи на протяжении нескольких зарядных циклов. Использование данного метода даст Вам самые точные показания о заряженности аккумулятора, но так же и отнимет немалую сумму денег. Но не стоит скупиться на применение данного метода, ведь Вы сможете изюежать лишних трат при дальнейшем обслуживании и замене аккумуляторной батареи. Применяя специальные устройства, что контролируют работу батарей по степени их заряда, Вы заметно повысите эксплуатационный период своего свинцово-кислотного аккумулятора.

Для определения того насколько заряжена аккумуляторная батарея Вашего автомобиля успешно используются и два следующих метода, которые являются упрощёнными.

Напряжение на аккумуляторе

Этот способ не отличается сильной точностью, но для его применения необходимо наличие лишь цифрового вольтметра, с чувствительностью до сотой доли вольта. Перед тем как приступать к измерениям, необходимо будет отсоединить аккумуляторную батарею от всех потребителей электроэнергии, которые разряжают её и от устройств, её заряжающих. Подождать не менее двух часов и приступать к измерению на терминалах аккумулятора. У заряженной на 100% гелевой батареи напряжение будет составлять 13 ватт против 12,5 ватт у жидкоэлектролитных аккумуляторов. По мере того, как аккумуляторная батарея начинает состариваться, её напряжение снижается. Напряжение можно измерять как на всём аккумуляторе, так и на каждой банке. Чтобы найти неисправную, например в 12-ти вольтовом аккумуляторе, нужно разделить общее напряжение на количество банок, в данном случае 6.

Плотность электролита

Следующий метод проверки заряженности батареи — по плотности электролита. Как уже стало ясно, он подходит только для аккумуляторов с жидким наполнителем, для гелевых, например, его применить, априори, нельзя. Также, как и в первом способе, перед началом замеров нужно подождать не менее двух часов. Замеры производятся ареометром. Важно! Перед началом процедуры обязательно обезопасьте себя, надев перчатки и пластиковые защитные очки. Держите под рукой соду и воду на тот случай, если электролит попадёт на кожу.

Срок службы аккумуляторов

Эксплуатационный срок определять временными отрезками – не совсем правильно. Срок службы аккумулятора исчисляется зарядными циклами и зависит он напрямую от эксплуатационных условий. Чем больше глубина разряда аккумуляторной батареи и чем дольше она находится в разряженном состоянии, тем значительнее сокращается количество её рабочих циклов.

Как мы уже поняли, что понятие количества зарядных циклов абсолютно относительно, ибо зависит напрямую от множества факторов. Кроме этого количество жизненных циклов одного аккумулятора не будет таким же у другого, это понятие не универсальное. Ведь всё зависит опять же от факторов эксплуатации и технологии производства, которая различается у того или иного производителя. Запомните, что срок эксплуатации аккумулятора исчисляется зарядными циклами, а временные отрезки приблизительно расчитываются в тех случаях, если аккумулятор эксплуатируется постоянно в типичных условиях.

Ещё одним важным моментом есть то, что аккумуляторная полезная ёмкость уменьшается в процессе эксплуатирования аккумулятора. Все характеристики по числу циклов определяются не до полной кончины батареи, а до потери им 40; от его номинальной ёмкости. Например, если производитель указал количество в 600 циклов при заряде равном половине его ёмкости, это означает, что через 600 идентичных циклов в идеальных условиях, полезная ёмкость батареи будет составлять 60% от заводской. И уже при такомзначении ёмкости производители рекомендуют производить замену аккумуляторной батареи. У свинцово-кислотных аккумуляторов срок службы колеблется от 300 и до 3000 циклов, в зависимости от того каков тип и глубина разряда батареи.

Для того, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации, разряд аккумулятора в типичном цикле не должен превышать 30%, а глубокий разряд – 80% ёмкости. Если свинцово-кислотный аккумулятор разрядился, его необходимо чем быстрее зарядить. Если такой аккумулятор более 12-ти часов находился в полностью разряженном или недозаряженном состоянии, то последствия случившиеся с ним могут быть необратимы и срок его эксплуатации резко снизится.

Как же определить, что аккумуляторная батарея уже близится к своему пределу? Всё очень просто. Внутреннее сопротивление аккумулятора резко повышается, что приводит к скачку напряжения при заряде, в следствии чего снижается и период самой зарядки и более быстро происходит разрядка батареи. Если Вы станете заряжать умирающий аккумулятор током, который близок к предельному, то он будет сильно греться, гораздо сильнее чем ранее.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любого аккумулятора измеряются в зависимости от его ёмкости. Как правило максимальный зарядный ток для аккумуляторной батареи не стоит превышать более 0,3С. Превышение заряда тока приведёт к снижению эксплуатационного срока аккумуляторной батареи.Мы же рекомендуем выставлять зарядный ток не более чем 0,2С.

Саморазряд

Саморазряд, как явление характерен для всех типов аккумуляторных батарей в меньшей или большей степени и заключается в утрате ими своих ёмкостных характеристик после того, как они полностью зарядились в отсутствие внешнего потребителя энергии. Для того чтобы удобно было количественно оценить саморазряд аккумуляторной батареи, будет удобным использование величины потерянной ёмкости за определённый период времени, которая процентно выражается от значения, которое получено сразу после полного заряда. За временной промежуток, как правило берётся интервал, который равен одним суткам или одному месяцу.

Например, если взять исправный аккумулятор NiCD, то допустимый саморазряд у них равняется 10% в сутки, после окончания зарядки. Для NiMH батарей – чуть больше, а для Li-ION совершенно мал и оценивается за месяц. В свинцовых же батареях саморазряд уже исчисляется годами, ибо он гораздо уменьшен и составляет 40% в год при температуре в 20 градусов по Цельсию и 15% при температуре в 5 градусов. Если температура хранения значительно выше, то следовательно и саморазряд происходит быстрее.

Например при температуре в 40 градусов аккумуляторная батарея лишится своих 40% ёмкости уже за 5 месяцев. Отметим, что аккумулятор сильно саморазряжается только в первые сутки после заряда, а после он значительно утихает. Если аккумулятор подвергается глубокому разряду и последующему заряду, то это усугубляет его саморазряд. Процесс саморазряда набирает силу при повышенных температурах. Так, например, если окружающая температура резко подымется на 10 градусов, по отношению к привычной, то саморазряд увеличится в два раза.

Ёмкость может растрачиваться и в случае повреждения сепаратора, когда кристаллы слипаютс, образуя большой ком, пробивающий его. Сепаратор в аккумуляторе – это тонкая пластина, которая разделяет электроды с положительным и отрицательным зарядами. Такое случается при неверном обслуживании аккумуляторной батареи или вообще его отсутствии. Так же это может произойти, если применять некачественные устройства для зарядки или те, которые не соответствуют необходимым параметрам. Если аккумулятор изношен, то его электродные пластины слипаются друг с другом из-за их разбухания. Это и приводит к ускоренному саморазряду. На такой стадии повреждённый сепаратор уже не поддаётся восстановлению путём проведения заряда/разряда.

Маркировка – узнаем емкость заряда, силу тока и другие параметры

Маркировка существует для того, чтобы Вы, как покупатель, могли получить детальную необходимую информацию о всех нужных технических характеристиках интересующей Вас аккумуляторной батареи. В неё входят: тип аккумулятора, товарный знак и дата производства, вес и соответствие ГОСТу. Также указывается и количество объединённых аккумуляторов в единую батарею, как правило их должно быть 3 либо 6. Буквы «Ст» говорят Вам о том, что Вы наблюдаете перед собой стариерный аккумулятор. В зависимости от материала изготовления корпуса моноблока, указывается соответствующая буква:

Э – эбонит;

П – асфальтопековая пластмасса;

Т – термопласт.

Также важен и материал, из которого изготавливаются сепараторы. Если в маркировке присутствует заглавная буква «Р», то это мипора, буква «М» указыват на мипласт, а «С» — это стекловолокно.

Напряжение, как таковое, не указывается в маркировке аккумуляторной батареи, оно попросту не обязательно, ведь оно является стандартной величиной, которую можно замерить обычной нагрузочной вилкой. Обращайте также своё внимание и на наличие буквы «З», если она есть. При её наличии это указывает на батарею залитого типа, которая заряжена полностью. Если же эта буква отсутствует, то аккумуляторная батарея – сухозаряженная.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как,
Facebook,
Вконтакте,
Instagram,
Pinterest,
Yandex Zen,
Twitter и
Telegram:
все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

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 идеально 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 аккумулятор может доставить при номинальном напряжении, который прямо пропорционален количеству материала электрода в аккумуляторе.

Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах или ампер-часах, обозначаемых как (Ач). Емкость также может быть выражена в единицах энергоемкости батареи. Энергетическая емкость — 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:

«Число» C = IdisCnon

Где

«I _dis » — ток разряда

«C _non » — номинальная емкость аккумулятора

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

CI «Number» = CnonIdis

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, C-rate 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 свой рейтинг 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 во время разряда, 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 одним параметром, дополняющим SOC, является 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 рис. 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 залитой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи

Кредит: разработан с использованием SAM

.

Отражение

Почему емкость увеличивается с увеличением температуры?

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 аккумулятор имеет ограниченный срок службы или что он полностью «разрядился», 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 заряжен после сильной разрядки, это вызывает рост 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.

Параметры батареи

Емкость накопителя:

Определяет количество часов, в течение которых батарея может быть разряжена постоянным током до определенного напряжения отключения. Он представлен кулоновской единицей СИ (Амперы в секунду), но поскольку эта единица обычно очень мала, вместо нее используется единица ампер-часов (Ач) (1 Ач соответствует 3600 C).

Значение этой емкости зависит от температуры окружающей среды, возраста аккумулятора и скорости разряда. Чем выше скорость разряда, тем меньше емкость, хотя это влияет на каждую технологию батареи по-разному. В дополнение к единицам ампер-часов, емкость аккумулятора также может быть определена в ватт-часах (Втч = В x Ач), где 1 Втч представляет 3600 Дж.

Плотность энергии:

Плотность энергии — это количество энергии, которое может быть сохранено на кубический метр объема батареи, выраженное в ватт-часах на кубический метр (Втч / м3).Это очень важный параметр для выбора конкретной аккумуляторной технологии для транспортных приложений, где критически важно наличие места.

Удельная мощность:

Этот параметр определяется как мощность на килограмм батареи в Вт / кг. Некоторые аккумуляторные технологии предлагают высокую плотность энергии, но низкую удельную мощность, что означает, что, хотя они могут хранить большое количество энергии, они могут мгновенно подавать только небольшое количество энергии.С точки зрения транспорта это означало бы, что транспортное средство может двигаться на большие расстояния с небольшой скоростью. Напротив, батареи с высокой удельной мощностью обычно имеют низкую плотность энергии, потому что высокие токи разряда обычно быстро уменьшают доступную энергию (например, высокое ускорение)

Напряжение элемента:

Напряжение элемента определяется равновесием термодинамические реакции, которые происходят внутри элемента, однако это значение часто трудно измерить, и поэтому вместо него используется напряжение холостого хода (OCV), измеренное между анодным и катодным выводами.Для некоторых технологий аккумуляторов (например, свинцово-кислотных) OCV можно использовать как базовую оценку состояния заряда (SoC). Другой часто используемый показатель — это напряжение замкнутой цепи (CCV), которое зависит от тока нагрузки, состояния заряда и истории использования элемента. Наконец, производители аккумуляторов предоставляют номинальное значение напряжения на основе характеристик элемента и, следовательно, не могут быть экспериментально подтверждены

Ток заряда и разряда:

Во время процесса разрядки в аккумуляторе электроны текут от анода к катоду. через нагрузку, чтобы обеспечить требуемый ток, и цепь замыкается в электролите.Во время процесса зарядки внешний источник подает зарядный ток, и окисление происходит на положительном электроде, тогда как восстановление происходит на отрицательном электроде. Для практических целей термин C-rate используется для выражения тока заряда или разряда относительно номинальной емкости. Например, скорость разряда 1 C означает, что аккумулятор полностью разрядится за 1 час.

Состояние заряда:

Состояние заряда (SoC) определяет количество сохраненной энергии относительно общей емкости аккумуляторов энергии.В зависимости от технологии батареи для оценки этого значения используются разные методы.

Глубина разряда:

Часто называемый DoD (в%), этот параметр выражает емкость разряженной батареи относительно максимальной емкости. Каждая технология аккумуляторов поддерживает разные максимальные рекомендуемые уровни DoD, чтобы минимизировать его влияние на общий срок службы.

Срок службы:

Срок службы определяет количество циклов зарядки / разрядки, которое может выдержать аккумулятор, прежде чем он достигнет заданной энергоемкости или других критериев производительности.Текущая скорость, с которой аккумулятор заряжается / разряжается, а также условия окружающей среды (например, температура и влажность) и DoD могут повлиять на это число, поскольку оно изначально рассчитывается производителем на основе конкретных условий заряда и разряда.

Саморазряд:

Этот параметр определяет снижение энергоемкости аккумулятора в условиях холостого хода (например, разомкнутой цепи) в результате внутренних коротких замыканий и химических реакций.Этот параметр может зависеть от условий окружающей среды, таких как температура и влажность, а также от DoD и истории заряда / разряда аккумулятора. Кроме того, этот параметр особенно важен при длительном хранении аккумуляторов на полках.

Эффективность в обоих направлениях:

Из-за внутренних потерь и ухудшения качества материала не вся энергия, подаваемая в аккумулятор во время зарядки, может быть восстановлена ​​во время разряда. Количество энергии, которое может быть получено от батареи во время процесса разрядки по сравнению с поданной энергией, определяет эффективность двустороннего переключения.Этот КПД чувствителен к токам заряда и разряда. При более высоких токах увеличиваются тепловые потери и, следовательно, снижается КПД

Руководство по аккумуляторным батареям и техническим условиям

КИСЛОТА
Серная кислота. Это электролит или жидкость, содержащаяся в элементах батареи

.

АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Активным материалом в положительных пластинах батареи является диоксид свинца, а в отрицательных пластинах — металлический губчатый свинец.Когда создается электрическая цепь, эти материалы реагируют с серной кислотой во время зарядки и разрядки в соответствии со следующей химической реакцией

PbO2 + Pb + 2h3SO4 = 2PbSO4 + 2h3O

АКТИВАЦИЯ
Добавление электролита в сухую батарею.

AGM
Абсорбирующий стеклянный мат

AGM BATTERY
Аккумулятор, не содержащий свободного жидкого электролита. Электролит абсорбируется стекломатом, расположенным в каждой из ячеек батареи.Аккумуляторы AGM и VRLA имеют одинаковую конструкцию

АМПЕР (Ампер., A.)
Единица измерения скорости электронного потока или тока через цепь

АМПЕР-ЧАС (Ампер-час, Ач)
Единица измерения электрической емкости аккумулятора, полученная путем умножения силы тока в амперах на время разряда в часах. (Например, аккумулятор, который выдает 5 ампер в течение 20 часов, дает 5 А x 20 часов = 100 Ач емкости)

СУРЬМА
Твердый хрупкий серебристо-белый металл с высоким блеском из семейства мышьяка.Химическая формула Sb, атомный номер 51.

CADMIUM
Металлический элемент, обладающий высокой устойчивостью к коррозии, используемый в качестве защитного покрытия компонентов батареи. Химическая формула Cd, атомный номер 48.

ЕМКОСТЬ
Способность полностью заряженной батареи выдавать определенное количество электроэнергии (Ач) с заданной скоростью (А) в течение определенного периода времени (часов). Емкость батареи зависит от ряда факторов, таких как: вес активного материала, плотность активного материала, адгезия активного материала к сетке, количество, конструкция и размеры пластин, расстояние между пластинами, конструкция разделителей, конкретные плотность и количество доступного электролита, сплавы сетки, конечное предельное напряжение, скорость разряда, температура, внутреннее и внешнее сопротивление, возраст и срок службы батареи.

ТЕСТ ЕМКОСТИ
Тест, при котором батарея разряжается постоянным током при комнатной температуре до тех пор, пока напряжение не упадет до 1,75 В на элемент.

ЯЧЕЙКА
Базовый электрохимический токоподводящий блок в батарее, состоящий из набора положительных пластин, отрицательных пластин, электролита, сепараторов и корпуса. Свинцово-кислотная батарея на 12 вольт состоит из шести ячеек.

ЗАРЯЖЕННЫЙ
Максимальная способность аккумуляторного элемента передавать ток (в амперах).Положительные пластины содержат максимальное количество оксида свинца и минимум сульфата свинца, а отрицательные пластины содержат максимум губчатого свинца и минимум сульфата. Электролит имеет максимальный удельный вес.

ЗАРЯЖЕННЫЙ И СУХОЙ (СУХИЙ ЗАРЯД)
Аккумулятор в сборе с сухими заряженными пластинами и без электролита.

ЗАРЯЖЕННЫЙ И ВЛАЖНЫЙ (ВЛАЖНЫЙ ЗАРЯД)
Полностью заряженный аккумулятор с электролитом (готовый к установке)

ЗАРЯДКА
Процесс преобразования электрической энергии в накопленную химическую энергию

СКОРОСТЬ ЗАРЯДКИ
Ток (в амперах), при котором заряжается аккумулятор.

ЦЕПЬ
Электрическая цепь — это путь, по которому проходит поток электронов. Замкнутая цепь — это полный путь. В разомкнутой цепи есть разорванный или отключенный путь.

ЦЕПЬ (СЕРИЯ)
Цепь, которая имеет только один путь для прохождения тока. Батареи, расположенные последовательно, соединяются с отрицательным полюсом первого к плюсу второго, отрицательным полюсом второго к плюсу третьего и так далее. Если две 12-вольтовые батареи емкостью 50 Ач каждая подключены последовательно, напряжение в цепи равно сумме двух напряжений батареи, или 24 вольта, а емкость комбинации в ампер-часах составляет 50 Ач.

ЦЕПЬ (ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ)
Цепь обеспечивает более одного пути для прохождения тока. При параллельном расположении батарей (одинакового напряжения и емкости) все положительные клеммы подключены к одному проводнику, а все отрицательные клеммы — к другому проводнику. Если две 12-вольтовые батареи емкостью 50 Ач каждая подключены параллельно, напряжение в цепи составляет 12 В, а емкость комбинации в ампер-часах составляет 100 Ач.

РЕЙТИНГ ХОЛОДНОЙ РУКОЯТКИ
Количество ампер свинцово-кислотной батареи при нуле градусов по Фаренгейту (-17.8 градусов по Цельсию) может подавать в течение 30 секунд и поддерживать не менее 1,2 В на элемент.

CONSTANT CURRENT CHARGE
Зарядное устройство для аккумулятора, вырабатывающее постоянный ток (в амперах) во время процесса зарядки

КОРРОЗИЯ
Деструктивная химическая реакция жидкого электролита с химически активным материалом. (например, разбавление серной кислоты на железе, вызывающее образование продуктов коррозии, таких как ржавчина). Клеммы аккумуляторных батарей подвержены коррозии, если они не обслуживаются должным образом.

ТОК
Скорость потока электричества или движение электронов по проводнику. Это сравнимо с потоком струи воды. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А)

.

ТОК (ПЕРЕМЕННЫЙ) (AC)
Ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Батарея не подает переменный ток.

ТОК (ПРЯМОЙ) (ПОСТОЯННЫЙ ТОК)
Электрический ток, протекающий в электрической цепи только в одном направлении.Батарея выдает постоянный ток (DC) и должна заряжаться постоянным током в направлении, противоположном разряду.

ЦИКЛ
В аккумуляторе одна разрядка плюс одна подзарядка равны одному циклу.

СКОРОСТЬ РАЗРЯДА
Любая указанная сила тока, при которой батарея разряжается

РАЗРЯДКА
Когда батарея выдает ток, она разряжается.

ЭЛЕКТРОЛИТ
В свинцово-кислотных аккумуляторах электролитом является серная кислота, разбавленная водой.Это проводник, который поставляет воду и сульфат для электрохимической реакции.

PbO2 + Pb + 2h3SO4 = 2PbSO4 + 2h3O

ЭЛЕМЕНТ
В аккумуляторе набор положительных и отрицательных пластин в сборе с разделителями.

FLOAT CHARGE
Уровень напряжения перезарядки, который немного выше, чем напряжение холостого хода (OCV) батареи

ФОРМИРОВАНИЕ
При производстве аккумуляторов формирование — это процесс зарядки аккумулятора в первый раз.Электрохимически образование превращает пасту оксида свинца на положительных решетках в диоксид свинца, а пасту из оксида свинца на отрицательных решетках — на металлический губчатый свинец.

GLASS MAT
Ткань из стекловолокна с полимерным связующим, например стиролом или акрилом, который используется для удержания активного материала положительных материалов. Стеклянные коврики также поглощают электролит в батарее AGM.

GRID
Каркас из свинцового сплава, который поддерживает активный материал пластины батареи и проводит ток.

ЗЕМЛЯ
Опорный потенциал цепи. При использовании в автомобиле результат присоединения одного кабеля аккумулятора к кузову или раме транспортного средства, который используется в качестве пути для замыкания цепи вместо прямого провода от компонента. Сегодня более 99% автомобильных и LTV-приложений используют отрицательную клемму аккумулятора в качестве заземления.

ГИДРОМЕТР
Устройство поплавкового типа, используемое для определения степени заряда аккумулятора путем измерения удельного веса электролита.(т.е. концентрация серной кислоты в электролите).

СВИНЦ
Химический элемент, основной состав свинцово-кислотной батареи. Химическая формула Pb, атомный номер 82.

СУРЬМА-СВИНЦЕ
Металлический сплав, обычно используемый в отливках или пластинах аккумуляторных батарей.

СВИНЦЕВЫЙ КАЛЬЦИЙ
Сплав на основе свинца, который иногда используется для компонентов батарей вместо сплавов с сурьмой и свинцом.

ПЕРОКСИД СВИНЦА
Коричневый оксид свинца, который является положительным материалом в полностью сформированной положительной пластине аккумуляторной батареи.

СВИНЦОВАЯ ГУБКА
Главный компонент активного материала полностью сформированной отрицательной пластины аккумуляторного элемента.

СУЛЬФАТ СВИНЦА
Соединение, которое образуется в результате химической реакции серной кислоты с оксидами свинца в элементе батареи.

СЕРНАЯ КИСЛОТА
Основное кислотное соединение серы. Серная кислота в разбавленном виде является электролитом свинцово-кислотной батареи. Химическая формула h3SO4.

TRICKLE CHARGE
Непрерывный низкоскоростной заряд, примерно равный внутренним потерям аккумулятора и способный поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии.

ТЕСТЕР НАГРУЗКИ
Прибор, который потребляет ток (разряжается) от батареи, используя электрическую нагрузку, при измерении напряжения. Он определяет способность батареи работать в реальных условиях разряда.

АККУМУЛЯТОР С НИЗКИМ ПОТЕРЬЮ ВОДЫ
Аккумулятор, не требующий периодического добавления воды при нормальных условиях. Также известен как необслуживаемая батарея .

MILLIAMPERE
Одна тысячная ампер (ампер)

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЗАРЯД ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Заряд, при котором напряжение заряда поддерживается постоянным, в то время как фиксированное сопротивление вставлено в цепь зарядки аккумулятора, вызывая повышение напряжения по мере зарядки.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ
Обозначение или отношение к электрическому потенциалу. Отрицательный полюс батареи — это точка, из которой при разряде текут электроны.

ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИНА
Сетка и активный материал, по которому ток течет от внешней цепи, когда батарея разряжается.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ КЛЕММ
Клемма батареи, от которой ток течет через внешнюю цепь к положительной клемме, когда батарея разряжается.

ОМ
Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ. Также единица электрического сопротивления в электрической цепи.

ЗАКОН ОМА
Выражает соотношение между вольтами (v) и амперами (A) в электрической цепи с сопротивлением (R). Его можно выразить следующим образом

В = ИК

Вольт (v) = амперы (I) x Ом (R). Если известны любые два из трех значений, третье можно рассчитать, используя приведенный выше расчет.

НАПРЯЖЕНИЕ ОТКРЫТОЙ ЦЕПИ
Напряжение затопленной свинцово-кислотной батареи, когда она не подает или не принимает питание. Это 2,11 вольта для полностью заряженной аккумуляторной батареи или 12,66 вольта для полностью заряженной 12-вольтовой батареи (6,33 для 6-вольтовой батареи).

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ
Обозначение или относящийся к виду электрического потенциала; противоположность отрицательному. Точка или клемма батареи, имеющая более низкий относительный электрический потенциал.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ КЛЕММ
Клемма батареи, на которую ток течет во внешней цепи, когда батарея разряжается.

ОСНОВНАЯ БАТАРЕЯ
Этот тип батареи может накапливать и отдавать электрическую энергию, но не может быть перезаряжен.

НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
Ампер Время разряда, которое можно снять с полностью заряженной батареи с определенной постоянной скоростью.

РЕЗЕРВНАЯ МОЩНОСТЬ
Время в минутах, в течение которого новая, полностью заряженная батарея выдает 25 ампер при температуре 80 градусов по Фаренгейту и поддерживает напряжение на клеммах равное или выше 1.75 вольт на ячейку. Этот рейтинг представляет собой время, в течение которого аккумулятор будет продолжать работать с основными принадлежностями в случае выхода из строя генератора переменного тока или генератора автомобиля.

СОПРОТИВЛЕНИЕ (ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ)
Противодействие свободному течению тока в цепи. Обычно он измеряется в Ом.

ВТОРИЧНАЯ БАТАРЕЯ
Батарея, которая может накапливать и отдавать электрическую энергию и может заряжаться, пропуская через нее постоянный ток в направлении, противоположном направлению разряда.

САМОРАЗРЯДКА
Постепенная потеря электроэнергии при хранении батареи.

СЕПАРАТОР
Разделитель между положительной и отрицательной пластинами элемента, который позволяет току проходить через него. Сепараторы изготавливаются из различных материалов, таких как полиэтилен, поливинилхлорид, резина, стекловолокно, целлюлоза и т. Д.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ
Непреднамеренный обход тока в электрическом устройстве или проводке, как правило, с очень низким сопротивлением и, таким образом, вызывает протекание большого тока.В аккумуляторе короткое замыкание элемента может быть достаточно постоянным, чтобы разрядить элемент и сделать аккумулятор бесполезным.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС (SG)
Плотность жидкости по сравнению с плотностью воды. Удельный вес электролита — это вес электролита по сравнению с весом равного объема чистой воды.

СОСТОЯНИЕ ЗАРЯДА
Количество электроэнергии, хранящейся в батарее в любой момент времени, выраженное в процентах от энергии при полной зарядке.

VOLT
Единица измерения электрического потенциала в системе СИ.

НАПРЯЖЕНИЕ
Разница в электрическом потенциале, которая существует между клеммами батареи или любыми двумя точками в электрической цепи.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Чистая разница в электрическом потенциале (напряжении) при измерении сопротивления или импеданса (Ом). Его отношение к току описано в законе Ома .

VRLA
Свинцово-кислотный клапан с регулируемым клапаном.Герметичная батарея с предохранительным клапаном, предназначенным для сброса избыточного внутреннего давления при поддержании давления, достаточного для рекомбинации кислорода и водорода в воду. VRLA и AGM относятся к одному и тому же типу конструкции батареи.

WATT
Единица СИ для измерения электрической мощности. (то есть скорость выполнения работы по перемещению электронов за счет электрического потенциала или против него.

Формула: Ватты = Амперы x Вольт

ВАТТ-ЧАС (Ватт-час., WH)

Единица измерения электрической энергии, выражаемая в ваттах x часах.

Автомобильный аккумулятор PowerStream: вопросы и ответы

Дополнительные инженерные ресурсы Батареи и блоки Источники питания Зарядные устройства Q: Какое напряжение зарядки автомобильного аккумулятора? Какие напряжение требуется для зарядки? A: Автомобильный аккумулятор 12 В можно безопасно заряжается в диапазоне напряжений.Для зарядки требуется не менее 12,9 вольт, но при таком напряжении скорость заряда автомобильного аккумулятора очень низкая. Автомобиль аккумулятор можно безопасно заряжать при высоком напряжении, пока аккумулятор не полностью заряжена. Таким образом, напряжения генератора и зарядных устройств автомобильных аккумуляторов могут упасть. более 15 В безопасно, пока батарея контролируется, чтобы убедиться, что она не завышена. Эти более высокие напряжения позволяют заряжать аккумулятор быстрее. Но если вы хотите оставить аккумулятор в зарядном устройстве, чтобы он оставался заряженным, поплавок напряжение 13.Обычно используется от 6 до 13,8 В. Для большего информацию о зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов смотрите здесь. Вопрос: Почему я измеряю на своей машине напряжение выше 12,9 В аккумулятор даже при выключенном двигателе? A: Батарея заряжена выше напряжение, обычно 14,4 В для быстрой зарядки и 13,8 В для плавающей зарядки. В пластины батареи имеют определенную емкость и могут удерживать заряд, как конденсатор, отражающий этот «заряд пластины». Есть удивительное количество энергии, хранящейся таким образом.Если вы дадите батарее посидеть около 5 дней без зарядки или разрядки этот заряд рассеивается, и истинный напряжение холостого хода может быть измерено. Q: Могу ли я использовать автомобильный аккумулятор для глубокого катания на велосипеде, например, в солнечная энергетика или для троллинга? SLI (запуск, свет и Ignition) батареи оптимизированы для работы с большими токами и небольшими разряды. Они построены с большой площадью поверхности пластины, что позволяет небольшая батарея для источника высокого тока.Но глубокие разряды истощают пластины и вызвать их линьку и коррозию. Вот график, показывающий влияние глубоких разрядов на автомобиль деградация аккумулятора. Q: Каков диапазон напряжения автомобильного аккумулятора 12 В во время зарядки? и разрядка? A: Напряжение автомобильного аккумулятора будет меняться в зависимости от его условие. При неработающем двигателе напряжение холостого хода АКБ составляет 12,9. вольт. Свежезаряженный аккумулятор от генератора или зарядного устройства может измерять более высокое напряжение, чем это за счет накопления нехимического заряда на пластинах, таких как конденсатор, поэтому ему, возможно, придется некоторое время сидеть или немного разряжать, чтобы добраться до этого напряжения.По мере разряда батареи напряжение упадет до 10 вольт или ниже. Если напряжение аккумулятора остается выше 11,8 вольт, оно, как правило, все равно завести автомобиль. Q: Может ли автомобильный аккумулятор замерзнуть, когда он слишком сильно нагревается? холодный? A: Когда свинцово-кислотный аккумулятор полностью заряжен, электролит серная кислота с температурой замерзания ниже -40 ° C. Когда аккумулятор разряжен полностью разряжены, все сульфат-ионы расходуются, а электролит в основном чистая вода с температурой замерзания ноль градусов С.Так что в этом нет ничего необычного пойти к машине с разряженной батареей в середине зимы и обнаружить, что аккумулятор не принимает зарядный ток. Он должен согреться, прежде чем его можно будет заряжен, а потом не замерзнет, ​​пока не разрядится. Q: Сколько времени нужно, чтобы зарядить аккумулятор после запуска двигатель? A: Не очень долго. Оценить это несложно. Типичный 12 Автомобильные аккумуляторы вольт рассчитаны на ток холодного пуска, а тот, который я использую, имеет 800 CCA.Так что, будучи очень консервативным, предположим, что для заводить машину. У меня три машины, 17, 14 и 22 года, все они запускаются менее чем за 3 секунды, но, чтобы быть осторожным, предположим, что 10 секунд. Таким образом, 10 секунд, умноженные на 800 ампер, составляют 8000 ампер-секунд (8000 кулонов для вы физики) или 2,2 ампер-часа. Если генератор выдает 80 ампер, это будет заменен через 99 секунд. Более точный расчет был бы 200 усилители в течение 3 секунд, которые будут заменены менее чем за 8 секунд. Это не учитывает тот факт, что почти полностью заряженная батарея не может принять полные 80 ампер. В руководстве Linden’s Battery Handbook есть полезная таблица. это показывает, что батарея, заряженная почти на 100% при напряжении 14,4 В, будет принимать около 9 ампер на 100 Ач емкости аккумулятора. Итак, используя 600 ампер в секунду чехол и аккумулятор на 80 Ач, заряд вернется примерно за 83 секунды. Q: Почему поездка на короткие расстояния сглаживает мою аккумулятор? A: Ну, это номер моей батареи.Я проездил 5 миль работать, а зимой у меня фары, подогрев сидений, обогреватель вентиляторы, помпа и обогреватель заднего стекла работают постоянно по утрам и вечером. Не говоря уже о радио-взрыве. И конечно аккумулятор холодный, в нижней части багажника, поэтому будет медленнее заряжаться. Этот не дает аккумулятору много шансов на зарядку или перезарядку. удалите стратификацию кислоты с помощью нескольких пузырьков. В моем Ягуаре окна скользят вниз на полдюйма, когда дверь открывается, чтобы избежать верхнего уплотнения.Когда аккумулятор напряжение падает, машина сообщает мне об этом, не поднимая окна, когда дверь закрывается. Прошлой весной я купил новый аккумулятор, и к декабрю окна доставляют мне неприятности. Дни удлиняются, и я не использую фары на столько заряд аккумулятора авто со временем пополняется. В. Следует ли добавлять воду в аккумулятор до или после зарядки? Это? A: Долейте воды перед зарядкой. Процесс зарядки создаст пузыри, которые помогают перемешивать кислоту.Процесс зарядки даже при полностью неконтролируемое зарядное устройство, не потребляет много воды во время одной зарядки. Следует также отметить, что современные системы зарядки с точным напряжением правила не потребляют сколько-нибудь значительного количества воды, и, конечно же, герметичные батареи перерабатывают воду, поэтому вы не можете ее заменить. В: Что такое жидкость внутри автомобильного аккумулятора? A: Аккумулятор электролит представляет собой смесь воды и серной кислоты.Концентрация кислота зависит от степени заряда аккумулятора, чем больше разряжена меньше серной кислоты. Q: Сколько воды должно быть в автомобильном аккумуляторе? A: Есть должна быть индикация в батарее, поскольку вы заполняете ячейку, жидкость будет поднимитесь до этого уровня, затем остановитесь. Обычно это чашка с дырочкой внутри порт заполнения. Просто залейте его до указанного уровня. В. Что мне добавить в аккумуляторную кислоту или дистиллированную воду? А: Потребляемая вещь — это вода, поэтому замените ее водой.Если кто свалил всю кислоту из аккумулятора, когда он был полностью заряжен, замените кислоту. Если они вылили всю кислоту, когда она была полностью разряжена. просто замените его водой, так как кислота будет воссоздана заново. во время зарядки. Конечно, эта проблема с утечкой аккумулятора очень серьезна. редко, и вы можете просто захотеть купить новую батарею. В: При каком напряжении полностью разряжается автомобильный аккумулятор? А: А автомобильный аккумулятор можно считать разряженным, если он меньше 10 В.Там есть очень мало энергии, доступной между 10 В и 0 В, и батарея повреждена при разряде ниже 10В. В. Может ли автомобильный аккумулятор заряжать аккумулятор другого автомобиля сам? A: У автомобильного аккумулятора недостаточно напряжения для зарядки другого. автомобильный аккумулятор сам по себе. Для зарядки автомобиля двигатель должен быть запущен. Объяснять кроме того, напряжения холостого хода 12,9 вольт недостаточно, чтобы сдвинуть химия даже в полностью разряженном аккумуляторе.Вы должны быть выше 12,9 до начните движение химии и поднимитесь на 13,5 В, чтобы зарядить при значительном показатель. В: Может ли автомобильный аккумулятор перезаряжаться? A: Это похоже на странный вопрос, но ответ — «иногда». Например, вы добавили аккумулятор находится под напряжением, например, при попытке завести мою старую Alfa Romeo 1959 года для десять минут, пока стартер не перестанет вращаться. Ожидание 20 минут будет пусть продукты реакции диффундируют от пластин, и батарея провернуть немного дольше, что может создать впечатление, что он перезаряжается. Q: Какое напряжение в автомобильном прикуривателе? А: прикуриватель или розетка в автомобиле обычно подключаются напрямую к цепи аккумулятора / генератора, с предохранителем, защищающим его. Итак, когда двигатель не работает в диапазоне напряжений от 12,9 В до 10 В в качестве аккумулятора разряды. Когда двигатель работает, напряжение обычно составляет 13,6. и 14,4 В, в зависимости от кривой нагрузки генератора и состояния заряд аккумулятора.Некоторые автомобили могут получить напряжение до 15 В при нормальной работе. Вопрос: Сколько тока я могу получить от автомобильной сигареты? легче? Зависит от машины. Вы можете проверить предохранитель для автомобиля легче, чтобы найти верхнюю часть для вашего конкретного автомобиля. Существует неофициальный стандарт, согласно которому розетка розетки должна обеспечивать не менее 8 ампер, но многие автомобили подают в розетку от 25 до 30 ампер. Это позволит 300-350 Вт. быть безопасно нарисованным. В: Сколько весит автомобильный аккумулятор? Сколько ампер-часов делает автомобильный аккумулятор содержать? A: Вес автомобильного аккумулятора зависит от размера батарея, но обычно составляет от 30 до 50 фунтов, большинство из которых работает около 41 фунтов (от 14 до 22 кг).Вот некоторые приблизительные оценки веса батареи, холодно пусковой ток (CCA) и мощность запуска, зажигания и зажигания в ампер-часах (SLI) автомобильные аккумуляторы. BCI Group Вес автомобильного аккумулятора в фунтах Масса автомобильного аккумулятора, кг Типичная емкость AH Типичный CCA 1 33,5 15 100 650 2 36.5 17 60 780 3EE 43 20 54 400 4 47 21 125 975 4D 97 44 115 950 7D 60 27 156 950 8D 130 59 130 59 24F 40 18 55 650 31 55 25 80 800 22F 30 13 35 425 24 39 17 55 650 25 31 14 45 600 26 25 11 45 540 27 67 30 92 900 29 60 26 65 680 35 31 14 45 600 41 37 17 64 675 42 29 13 40 475 55 33 15 52 590 56 33 15 52 585 58 32 14 53 580 62 33 15 52 590 65 39 18 55 675 75 35 16 60 700 86 32 15 47 570 Q: Какова скорость разряда автомобильного аккумулятора? График выше указаны максимальные скорости разряда при низких температурах.Температура 0 ° F или -17,8 ° C, и критерием является то, что батарея способна выдерживать подавать ток со скоростью CCA в течение 30 секунд с падением напряжения до 1,2 В на элемент (7,2 В для аккумулятора 12 В). Внутреннее сопротивление батареи упало на 30%. поскольку он нагревается от -17,8 ° C до 30 ° C, а ток разряда так батарея с 700CCA должна быть способна выдавать более 900 ампер в течение 30 секунд при 30 ° С. Это будет мощность около 10 000 ватт. Пожалуйста, посмотрите нашу страницу Падение напряжения во время работы двигателя Проворачивая для более подробной информации. В: А как насчет зарядки герметичного автомобильного аккумулятора? A: Запечатанный автомобиль аккумуляторы того же химического состава, что и залитые автомобильные аккумуляторы, но их конструкция делает их менее подверженными потере воды, потому что любые газы могут быть рекомбинированы перед сбросом. Таким образом, герметичный автомобильный аккумулятор можно заряжать одним и тем же зарядные устройства как залитые батареи, за исключением старых зарядных устройств, у которых контроль напряжения. В: Какой ток зарядки автомобильного аккумулятора? A: Автомобиль Аккумулятор можно заряжать от нуля до сотен ампер.Они есть предназначены для разряда при высоком токе, поэтому их также можно заряжать при высоком Текущий. Современные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов обладают высокой точностью измерения напряжения, что позволяет их безопасно использовать практически при любом токе, который вы можете себе позволить. если ты выбирают зарядное устройство для плавающей зарядки, все, что выше 100 мА, должно работать нормально. В. Следует ли отключать автомобильный аккумулятор перед зарядкой? A: Это нет необходимости отключать аккумулятор перед зарядкой.Любой сток, пока машина выключена будет минимально. Напряжение зарядного устройства недостаточно высокое нанести какой-либо ущерб автомобилю. Важно не отсоединять автомобильный кабель от клемму аккумулятора во время работы генератора, это может вызвать напряжение всплеск называется всплеском «сброса нагрузки». Q: Сколько времени нужно, чтобы зарядить автомобильный аккумулятор 12 В от плоский? A: Время зарядки зависит от аккумулятора и зарядного устройства. Для аккумулятор заряжается генератором автомобиля, может потребоваться час езды, чтобы полностью зарядите его.Автомобильные аккумуляторы от 40 Ач до 110 Ач и генераторы переменного тока. диапазон от 45 до 200 ампер. Если вы используете зарядное устройство, то на 10 ампер Зарядное устройство займет от 4 до 11 часов, чтобы полностью зарядить аккумулятор, зарядное устройство на 2 А займет 2-4 дня. Конечно, вам не нужно полностью заряжать аккумулятор чтобы завести машину. В. Могу ли я использовать автомобильное зарядное устройство в качестве источника питания? А: В качестве источников питания можно использовать старые автомобильные зарядные устройства, но более новые. есть функция безопасности.Это предотвращает подачу напряжения на зарядное устройство, если он обнаруживает наличие батареи на выводах. Другими словами, какой-то минимум напряжение должно подаваться на провода извне, чтобы зарядное устройство включать. Вы можете видеть, что это предотвращает сильноточные искры от аллигатора. зажимы закорачиваются, но это не позволяет зарядить полностью разряженный аккумулятор, и это предотвращает использование зарядного устройства в качестве источника питания для автомобильной стереосистемы в ваш дом, например.Дополнительные сведения см. В разделе «Как пользоваться зарядным устройством». Q: Какая типичная скорость саморазряда для автомобиля? аккумулятор? A: Любая батарея со временем разрядится сама. Затопленная машина скорость разряда аккумулятора около 1% в день при комнатной температуре, 0,25% в день при 10 ° C (50 ° F) и 1,5% в день при 30 ° C (86 ° F). Это я процент сброса — это процент от оставшейся емкости, поэтому затопленный 50% емкости свинцово-кислотной батареи сохраняется через 6 месяцев.Не требующие обслуживания и герметичные батареи имеют более низкую скорость разряда 0,5% в день, а саморазряд кальциево-свинцовых аккумуляторов может составлять менее 2% в месяц. Вам нужно зарядить новый автомобильный аккумулятор? A: Новая машина Аккумулятор достаточно заряжен для работы в автомобиле, но это не повредит аккумулятору. поставил на зарядное устройство. Если вы храните автомобильный аккумулятор, вы должны положить его в поплавковое зарядное устройство или заряжайте его каждые 2 месяца, чтобы предотвратить сульфатирование.

Основные сведения об аккумуляторах — TheBatteryCellOnline

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи используются в коммерческих целях уже более 100 лет. Тот же химический принцип используется для создания энергии, которую, возможно, использовали наши Великие, Великие бабушки и дедушки.

Если вы усвоите основы, у вас будет меньше проблем с батареей и вы получите большую производительность, надежность и долговечность батареи. Я предлагаю вам прочитать весь учебник, однако я проиндексировал всю информацию для быстрого чтения и легкого обращения.

Аккумулятор — это как копилка. Если вы продолжаете вынимать и ничего не класть обратно, у вас скоро ничего не останется.

Сегодняшние требования к питанию от аккумуляторной батареи огромны. Взгляните на сегодняшний автомобиль и все электрические устройства, которые должны быть поставлены. Электронике нужен источник надежного питания. Плохое состояние батареи может привести к отказу дорогостоящих электронных компонентов. Знаете ли вы, что в электрической системе среднего автомобиля 11 фунтов проводов? Посмотрите на дома на колесах и лодки со всеми электрическими устройствами, требующими питания.Я помню, когда в трейлере или доме на колесах была единственная 12-вольтовая аккумуляторная батарея. Сегодня стандартно иметь 2 или более домашних аккумулятора для питания инверторов мощностью до 4000 Вт.

Средний срок службы батареи стал короче из-за увеличения требований к энергии. Срок службы зависит от использования; От 6 месяцев до 48 месяцев, но только 30% всех батарей фактически достигают 48-месячной отметки. Несколько основных сведений Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из пластин, свинца и оксида свинца (различные другие элементы используются для изменения плотности, твердости, пористости и т. Д., как пластины Calcium / Calcium) с 35% -ным раствором серной кислоты и 65% -ным водным раствором. Этот раствор называется электролитом, который вызывает химическую реакцию с образованием электронов. Когда вы проверяете аккумулятор с помощью ареометра, вы измеряете количество серной кислоты в электролите. Если у вас низкие показатели, это означает, что химия, производящая электроны, отсутствует. Итак, куда делась сера? Он прикреплен к пластинам аккумулятора, и когда вы перезаряжаете аккумулятор, сера возвращается в электролит.Эти темы рассматриваются ниже более подробно:

1. Безопасность

2. Типы батарей, глубокий цикл и запуск

3. Влажные ячейки, гелевые ячейки и абсорбирующий стеклянный мат (AGM)

4. CCA, CA, MCA, AH и RC; что все это значит?

5. Обслуживание батареи

6. Тестирование батареи

7. Выбор и покупка новой батареи

8. Срок службы и производительность батареи

9.Зарядка батареи

10. Что делать с батареей

11. Что нельзя делать с батареей

12. Саморазряд

13. На сколько хватит заряда аккумулятора?

14. Какое зарядное устройство и почему?

15. AGM против геля против AGM ??

16. Информация о стандартах батарей + таблица преобразования DIN, SAE, JIS, EN, IEC, IKC и CEI

1. Мы должны думать о безопасности , , когда мы работаем с аккумуляторами.Снимите все украшения. В конце концов, вы же не хотите плавить ремешок, пока носите часы. Газообразный водород, выделяемый батареями при зарядке, очень взрывоопасен. У меня взорвались 2 батареи, и меня окатили серной кислотой. Это не весело. Это хорошее время, чтобы надеть те защитные очки, которые висят на стене. Серная кислота разъедает одежду, и вы можете выбрать одежду из полиэстера, так как она от природы устойчива к кислотам. Я просто ношу старую одежду, в конце концов, полиэстер уже не в моде.При выполнении электромонтажных работ на транспортных средствах лучше всего отсоединить заземляющий кабель от аккумуляторной батареи. Просто помните, что вы возитесь с едкой кислотой, взрывоопасными газами и сотнями ампер электрического тока.

2. В основном есть аккумуляторы двух типов ; запуск (запуск) и глубокий цикл (RV / морской / гольф-мобиль). Пусковая батарея (зажигание стартовых огней SLI) предназначена для быстрой подачи энергии (например, для запуска двигателей) и имеет большее количество пластин.Пластины также будут тоньше и будут иметь несколько иной состав материала. Батарея глубокого разряда обычно имеет меньше мгновенной энергии, но большую долгосрочную подачу энергии. Аккумуляторы глубокого разряда имеют более толстые пластины и могут выдержать несколько циклов разрядки. Пусковые батареи не должны использоваться для приложений с глубоким циклом. Так называемая батарея двойного назначения — это всего лишь компромисс между двумя типами батарей, хотя это меняется по мере развития технологий.(Сейчас в Новой Зеландии доступны батареи с более новой технологией, поэтому ищите их и задавайте вопросы)

3. Влажная ячейка (затопленная), гелевая ячейка и абсорбированный стеклянный мат (AGM) — это различные версии свинцово-кислотной батареи. аккумулятор. мокрый элемент поставляется в 2 стилях; исправны и не требуют обслуживания. Оба заполнены электролитом, и для использования с глубоким циклом я предпочитаю тот, в который я могу добавить воду и проверить удельный вес электролита с помощью ареометра. Аккумуляторы Gel Cell и AGM — это специальные аккумуляторы, которые обычно стоят вдвое дороже, чем мокрые элементы премиум-класса.Однако они очень хорошо хранятся и не склонны к сульфатированию или разложению так же легко, как влажные клетки. При использовании этих батарей существует небольшая вероятность взрыва газообразного водорода или коррозии; это самые безопасные свинцово-кислотные батареи, которые вы можете использовать. Гелевые аккумуляторы и некоторые аккумуляторы AGM могут потребовать особой скорости зарядки. Я лично считаю, что следует внимательно рассмотреть технологию аккумуляторов AGM для таких приложений, как морские суда, жилые дома, солнечные батареи, аудио, спортивные состязания и резервное питание, и это лишь некоторые из них. Если вы не используете или не эксплуатируете свое оборудование ежедневно; это может привести к преждевременному выходу из строя аккумулятора; или если вам нужна первоклассная батарея, потратьте дополнительные деньги.Гелевые аккумуляторы все еще продаются, но аккумуляторы AGM заменяют их в большинстве приложений, где они использовались в прошлом. Есть некоторая путаница с батареями AGM, потому что разные производители называют их разными именами; некоторые из популярных — это герметичные регулируемые клапаны, сухие элементы, герметичные и герметичные свинцово-кислотные батареи. В в большинстве случаев AGM-батареи обеспечивают больший срок службы и больший срок службы, чем батареи с жидкими элементами, хотя с современными технологическими достижениями это становится все меньше, поэтому при принятии решения учитывайте оба варианта.
СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ о гелевых батареях: люди очень часто используют термин GEL CELL, когда относятся к герметичным, необслуживаемым батареям, так же, как Kleenex, когда ссылаются на салфетки для лица или «Xerox machine», когда ссылаются на копию. машина. Будьте очень осторожны при выборе зарядного устройства, клиенты часто говорят нам, что им требуется зарядное устройство для гелевой батареи, хотя на самом деле батарея не является гелевой.

AGM: Конструкция из абсорбированного матового стекла позволяет подвешивать электролит в непосредственной близости от активного материала пластины.Теоретически это увеличивает эффективность разряда и перезарядки. Фактически, аккумуляторы AGM — это вариант аккумуляторов Sealed VRLA. Популярное использование; высокопроизводительный запуск двигателя, силовые виды спорта, глубокий цикл, солнечная батарея и аккумуляторная батарея. Батареи AGM обычно являются хорошими батареями глубокого разряда, и они обеспечат наилучший срок службы, если зарядить до того, как уровень разряда батареи опустится ниже 50 процентов. Если эти батареи AGM разряжены до 100 процентов, срок службы составит более 300 циклов, и это верно для большинства батарей AGM, которые классифицируются как батареи глубокого разряда.

GEL: Гелевый элемент аналогичен стилю AGM, потому что электролит находится во взвешенном состоянии, но отличается, потому что технически аккумулятор AGM по-прежнему считается влажным элементом. Электролит в гелевом элементе содержит добавку диоксида кремния, которая заставляет его затвердеть или затвердеть. Напряжение перезарядки у этого типа элементов ниже, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов других типов. Вероятно, это наиболее чувствительный элемент с точки зрения побочных реакций на зарядку от перенапряжения. Гелевые батареи лучше всего использовать при ОЧЕНЬ ГЛУБОКОМ цикле нанесения и могут работать немного дольше в жаркую погоду.Если на гелевой батарее используется неправильное зарядное устройство, она снижает производительность и преждевременный выход из строя неизбежен.

4. CCA, AH и RC о чем все это? Это стандарты, которые большинство компаний, производящих аккумуляторы, используют для оценки мощности и емкости аккумулятора.

Ампер холодного пуска (CCA) — это величина силы тока, которую батарея может выдавать при -18 ° C в течение 30 секунд и не опускаться ниже 7,2 вольт. Таким образом, высокий уровень заряда батареи CCA — это хорошо, особенно в холодную погоду.

Что такое ток пуска на судне (MCA) или (CA)? Этот рейтинг используется для описания разрядной нагрузки в амперах, которую новый, полностью заряженный аккумулятор при 32 градусах F (0C) может непрерывно выдавать в течение 30 секунд и поддерживать напряжение на клеммах, равное или превышающее 1,2 В на элемент. Иногда его называют судовыми усилителями или усилителями коленчатого вала.

Резервная мощность (RC) — очень важный рейтинг. Это количество минут, в течение которых полностью заряженная батарея при 25 ° C будет разряжать 25 ампер до тех пор, пока батарея не опустится ниже 10.5 вольт.

Ампер-час (AH) — это номинал, обычно встречающийся на батареях глубокого разряда. Если батарея рассчитана на 100 ампер-часов, она должна выдавать 5 ампер в течение 20 часов, 20 ампер в течение 5 часов и т. Д.

5. Обслуживание батареи — важный вопрос. Аккумулятор следует очистить с помощью пищевой соды и воды; пара столовых ложек на литр воды. Кабельные соединения должны быть чистыми и затянутыми. Многие проблемы с аккумулятором вызваны грязными и неплотными контактами.В исправном аккумуляторе необходимо проверить уровень жидкости. Используйте только воду без минералов. Лучше всего дистиллированная вода. Не переполняйте аккумуляторные элементы, особенно в теплую погоду. Естественное расширение жидкости в жаркую погоду вытеснит избыток электролитов из аккумулятора. Для предотвращения коррозии кабелей на батареях верхней стойки используйте небольшую полоску силиконового герметика у основания стойки и поместите на нее войлочную шайбу батареи. Нанесите на шайбу высокотемпературную смазку или вазелин (вазелин), затем поместите кабель на стойку и затяните.Нанесите смазку на оголенный конец кабеля. Большинство людей не знают, что большую часть коррозии вызывают только газы из аккумулятора, конденсирующиеся на металлических деталях.

6. Тестирование батареи можно выполнить несколькими способами. Самым популярным является измерение удельного веса и напряжения аккумулятора. Для измерения удельного веса купите ареометр с температурной компенсацией, а для измерения напряжения используйте цифровой вольтметр постоянного тока. Хороший цифровой тестер нагрузки может быть хорошей покупкой, если вам нужно проверить герметичные батареи.

Сначала необходимо полностью зарядить аккумулятор. Перед испытанием необходимо удалить поверхностный заряд. Если аккумулятор просидел хотя бы несколько часов (я предпочитаю не менее 12 часов), можно начинать тестирование. Для снятия поверхностного заряда аккумулятор должен выдерживать нагрузку 20 ампер в течение 3 с лишним минут. Включение фар (дальний свет) сделает свое дело. После выключения света вы готовы проверить аккумулятор.
Состояние заряда Удельный вес Напряжение
12 В 6 В
100% 1.265 12,7 6,3
* 75% 1,225 12,4 6,2
50% 1,190 12,2 6,1
25% 1,155 12,0 6,0
Разряжено 1,120 11,9 6,0
* Сульфатация батарей начинается, когда удельный вес падает ниже 1,225 или напряжение меньше 12,4 (батарея 12 В) или 6.2 (аккумулятор на 6 вольт). Сульфатирование укрепляет пластины батареи, уменьшая и в конечном итоге разрушая способность батареи генерировать вольт и ампер.

Нагрузочное тестирование — это еще один способ тестирования батареи. Нагрузочный тест снимает ток с батареи так же, как при запуске двигателя.Тестер нагрузки можно купить в большинстве магазинов автозапчастей. Некоторые производители аккумуляторов маркируют свои аккумуляторы с помощью амперной нагрузки для тестирования. Это число обычно составляет 1/2 рейтинга CCA. Например, батарея 500CCA будет тестировать под нагрузкой 250 ампер в течение 15 секунд. Нагрузочный тест может быть выполнен только в том случае, если аккумулятор почти полностью заряжен или полностью заряжен.

Результаты вашего тестирования должны быть следующими:

Показания ареометра не должны отличаться более чем на 0,05 разницы между ячейками.

Цифровые вольтметры

должны показывать напряжение, указанное в этом документе.Напряжение герметичного AGM и гелевого аккумулятора (полностью заряженного) будет немного выше в диапазоне от 12,8 до 12,9. Если у вас есть показания напряжения в диапазоне 10,5 В на заряженной батарее, это, вероятно, указывает на короткое замыкание элемента. (12,6 / 6 = 2,1 вольта на элемент, поэтому 12,6 — 2,1 = 10,5 вольт)

Если у вас есть влажный элемент, не требующий обслуживания, единственными способами проверки являются вольтметр и испытание под нагрузкой. Большинство необслуживаемых батарей имеют встроенный ареометр, который показывает состояние 1 ячейки из 6 (обычно ячейка 2).Вы можете получить хорошие показания для одной ячейки, но у вас проблемы с другими ячейками в батарее.

Если вы сомневаетесь в тестировании батареи, позвоните производителю / поставщику батареи. У многих проданных сегодня аккумуляторов есть бесплатные номера, по которым можно позвонить за помощью.

7. Выбор батареи — Когда покупает новую батарею , я предлагаю вам приобрести батарею с максимально возможной резервной емкостью или номинальной мощностью в ампер-часах. Конечно, необходимо учитывать физический размер, подключение кабеля и тип клеммы.Возможно, вы захотите рассмотреть гелевый элемент или абсорбирующий стеклянный мат (AGM), а не влажный элемент, если приложение находится в более суровых условиях или аккумулятор не будет получать регулярное обслуживание и зарядку. Для большинства автодомов я рекомендую простую батарею на 6 вольт, такую ​​как GC2-6Volt, соединенную для достижения конфигурации 12/24/48 вольт. При правильном уходе они прослужат вам годы безупречной службы.

Обязательно приобретите аккумулятор правильного типа для работы, которую он должен выполнять. Помните, что аккумуляторные батареи для запуска двигателя и аккумуляторные батареи глубокого разряда отличаются. Свежесть нового аккумулятора очень важна. Чем дольше аккумулятор сидит и не перезаряжается, тем больше вредных отложений сульфатации может образоваться на пластинах. На большинстве батарей есть дата изготовления. Месяц обозначается буквой «A», обозначающей январь, и цифрой «8», обозначающей 2008 год. C8 сообщит нам, что батарея была произведена в марте 2008 года. Помните, чем свежее, тем лучше. Буква «i» обычно не используется, потому что ее можно спутать с №1.

Гарантия на аккумуляторы рассчитана в пользу производителей аккумуляторов.Допустим, вы покупаете аккумулятор с 60-месячной гарантией, а он живет 41 месяц. Гарантия рассчитывается пропорционально, поэтому, сравнивая использованные месяцы с полной розничной ценой батареи, вы в конечном итоге платите примерно те же деньги, как если бы вы купили батарею по продажной цене. Это радует производителя. Что меня радует, так это превышение гарантии. Уверяю вас, это может сделать практически любой, но главное — это надлежащее обслуживание.

8. Срок службы и производительность аккумулятора — Средний срок службы аккумулятора стал короче из-за увеличения требований к энергии.Чаще всего я слышу две фразы: : «Моя батарея не заряжается, и моя батарея не держит заряд». Только 30% проданных сегодня аккумуляторов достигают 48-месячной отметки. Фактически 80% всех отказов аккумуляторов связано с накоплением сульфатации. Это накопление происходит, когда молекулы серы в электролите (аккумуляторной кислоте) настолько сильно разряжаются, что начинают покрывать свинцовые пластины аккумуляторной батареи. Вскоре пластины покрываются таким покрытием, что батарея умирает. Причины сульфатирования многочисленны.Позвольте мне перечислить вам некоторые из них. · Батареи слишком долго сидят между зарядками.

· Аккумулятор хранится без какого-либо энергоснабжения.

· «Глубокий цикл» аккумуляторной батареи запуска двигателя. Помните, что эти батареи не выдерживают глубокого разряда.

· Недозаряд батареи, чтобы зарядить батарею (скажем) до 90% емкости, позволит сульфатировать батарею с использованием 10% химического состава батареи, не восстановленного в результате неполного цикла зарядки.

· Теплота 37 ° C, увеличивает внутреннюю разрядку. С повышением температуры увеличивается и внутренний разряд. Новая полностью заряженная батарея, оставленная 24 часа в сутки при 37 градусах Цельсия в течение 30 дней, скорее всего, не запустит двигатель.

· Низкий уровень электролита — пластины аккумулятора, подвергшиеся воздействию воздуха, немедленно сульфируются.

· Неправильные уровни зарядки и настройки. Самые дешевые зарядные устройства для аккумуляторов могут принести больше вреда, чем пользы. См. Раздел о зарядке аккумулятора и сделайте себе одолжение — купите приличное зарядное устройство.Ваши батареи будут благодарны вам, предоставив вам годы энергии.

· Холодная погода плохо сказывается на батарее. Химия не производит такого же количества энергии, как теплая батарея. Сильно разряженный аккумулятор может замерзнуть при минусовой погоде.

· Паразитный сток — это нагрузка на аккумулятор при выключенном ключе. Более подробная информация о паразитном сливе будет опубликована в этой статье.
Есть способы значительно увеличить время автономной работы и производительность.Все продукты, которые мы продаем, нацелены на повышение производительности и времени автономной работы.

Пример. Допустим, у вас есть «игрушки»; квадроцикл, классический автомобиль, старинный автомобиль, лодка, Харлей и т. Д. Скорее всего, вы не используете эти игрушки 365 дней в году, как свою машину. Многие из этих игрушек сезонные, поэтому их хранят. Что происходит с батареями? Большинство аккумуляторов, которые служат источником энергии для наших игрушек, служат всего 2 сезона. Вы должны предохранять эти батареи от сульфатирования или покупать новые.Есть продукты для предотвращения и обратного сульфатирования. Продукты PulseTech — это запатентованные электронные устройства, которые обращают вспять и предотвращают сульфатирование. Также Battery Equalizer, химическая добавка к батареям, зарекомендовала себя очень эффективной в увеличении срока службы и производительности батареи. Другие устройства, такие как Solar Trickle Charger, являются отличным вариантом для обслуживания аккумуляторов стандартного типа, как и интеллектуальное зарядное устройство для аккумуляторов глубокого разряда.

Паразитный сток — нагрузка на аккумулятор при выключенном ключе.У большинства транспортных средств есть часы, компьютеры управления двигателем, системы сигнализации и т. Д. В случае лодки у вас может быть автоматический трюмный насос, радио, GPS и т. Д. Все эти устройства могут работать без работающего двигателя. У вас могут быть паразитные нагрузки, вызванные коротким замыканием в электрической системе. Если у вас постоянно возникают проблемы с разряженной батареей, скорее всего, паразитный сток чрезмерный. Постоянно разряженная или разряженная батарея, вызванная чрезмерным паразитным потреблением энергии, значительно сокращает срок службы батареи. Если у вас возникла такая проблема, вы можете установить «аварийный выключатель» , чтобы предотвратить разряд батарей до того, как они разряжаются. .Этот метод также предотвратит глубокую перезагрузку пускового / пускового аккумулятора.

9. Зарядка аккумулятора — Помните, что вы должны немедленно вернуть затраченную энергию. В противном случае аккумулятор сульфатируется, и это влияет на производительность и долговечность. Генератор — это зарядное устройство для аккумуляторов. Работает хорошо, если аккумулятор не сильно разряжен. Генератор имеет тенденцию перезаряжать батареи с очень низким уровнем заряда, и перезарядка может повредить батареи. Фактически, аккумуляторная батарея для запуска двигателя в среднем имеет только около 10 глубоких циклов при подзарядке от генератора переменного тока.Батареи любят заряжаться определенным образом, особенно когда они сильно разряжены. Этот тип зарядки называется трехступенчатой ​​регулируемой зарядкой. Обратите внимание, что только специальные «УМНЫЕ ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА», использующие компьютерные технологии, могут выполнять трехступенчатую зарядку. Вы не всегда найдете эти типы зарядных устройств в магазинах запчастей или более дешевых «оптовых» торговых точках. Первым этапом является массовая зарядка , где до 80% энергетической емкости аккумулятора заменяется зарядным устройством с максимальным номинальным напряжением и током зарядного устройства.Когда напряжение аккумулятора достигает 14,4 В, начинается этап абсорбционной зарядки . Здесь напряжение поддерживается на постоянном уровне 14,4 вольт, а ток (в амперах) снижается до тех пор, пока аккумулятор не будет заряжен на 98%. Далее идет Float Step (иногда называемый капельным зарядом) . Это регулируемое напряжение не более 13,4 В и обычно менее 1 А тока. Это со временем приведет к тому, что аккумулятор будет заряжен на 100% или почти полностью заряжен. Плавающий заряд не будет кипеть или нагревать батареи, но будет поддерживать батареи в 100% -ной готовности и предотвращать циклическую работу во время длительного простоя.Для некоторых гелевых аккумуляторов и аккумуляторов AGM могут потребоваться специальные настройки или зарядные устройства.

P примечание об аренде: потребуется слишком много времени, чтобы полностью зарядить глубоко разряженный аккумулятор с помощью дешевого «капельного» зарядного устройства — они просто не предназначены для массовой зарядки аккумуляторов, поэтому я еще раз говорю Сделайте одолжение себе и своим батареям, купите приличное зарядное устройство, желательно «умное».

10. Battery Do’s · Думайте о безопасности прежде всего.

· Прочтите руководство полностью.

· Выполняйте регулярный осмотр и техническое обслуживание, особенно в жаркую погоду.

· Заряжайте батареи сразу после разрядки.

· Обязательно купите RC с максимальной резервной емкостью или батарею в ампер-часах, соответствующую вашей конфигурации.
11. Батареи, которых нельзя делать · Не забывайте, что безопасность превыше всего.

· Не добавляйте новый электролит (кислоту) — только дистиллированную воду.

· Не используйте нерегулируемые зарядные устройства большой мощности для зарядки аккумуляторов.

· Не кладите свое оборудование и игрушки на хранение без какого-либо устройства для поддержания заряда аккумулятора.

· Не отсоединяйте кабели аккумуляторной батареи при работающем двигателе (аккумулятор действует как фильтр).

· Не откладывайте перезарядку аккумуляторов.

· Не добавляйте водопроводную воду, так как она может содержать минералы, загрязняющие электролит.

· Не разряжайте аккумулятор глубже, чем это возможно.

· Не позволяйте батарее становиться горячей на ощупь и сильно закипать во время зарядки.

· Не используйте батареи разных размеров и типов.

· Не используйте вместе батарейки разного возраста — они могут разрушить друг друга

Аккумулятор на 12 В состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек. Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2.1 вольт при полной зарядке. Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим. Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные либо из свинцовой сурьмы, либо из свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных.В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали. В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция.Зарядка меняет процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже убежали из комнаты, крича и волоча за волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода — положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд.Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор. Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном полюсе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом. Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что аккумулятор, используемый для проворачивания автомобиля, который просто не заводится, быстро достигает точки, при которой он даже не переворачивает двигатель.Однако, если эту батарею оставить на некоторое время, она, кажется, оживает. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакие перерывы не приведут к его восстановлению. Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера.Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не расходуется так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока. Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца.Теперь требуется зарядка.

12. Саморазряд

Одна не очень приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило — норма саморазряда один процент в день. Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваш автомобиль, например, с часами, стереосистемой и радио CB, никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет «поддерживающую память», чтобы сохранить предварительные настройки радио и время, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер или.020 ампер. Это будет высасывать из вашей батареи около получаса в час при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если автомобиль оставлен без присмотра и без управления.

При зарядке аккумулятора

Зарядка — это процесс, обращающий электрохимическую реакцию в обратном направлении. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, батарея не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним. Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор. Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. При почти полной зарядке осталось не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию.Уровень зарядного тока, который может быть применен без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения батареи». Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезаряд. Аккумулятор может перегреться, и электролит начнет пузыриться. На самом деле, часть зарядного тока тратится впустую в виде тепла даже при правильных уровнях зарядки, и эта неэффективность создает необходимость возвращать в батарею больше ампер-часов, чем было вытащено.Подробнее об этом позже.

13. Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу аккумулятора из строя или резко сократить срок его службы. Одна из этих вещей позволяет батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также образуется быстро, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены.Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой. Следовательно, количество доступной площади поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 60 ампер-час может начать работать как батарея на 40 ампер-час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не в состоянии поддерживать достаточное напряжение во время запуска двигателя для работы системы зажигания автомобиля.Это последнее условие очевидно, когда двигатель не запускается, пока вы не уберете палец с пускового переключателя. Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумулятора мгновенно поднимается до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей статье мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка — еще один убийца аккумулятора.Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин и падает на дно батарейного отсека. Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины могут закоротиться и батарея выйдет из строя.

Перезарядка — коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя капельного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительные периоды времени.Постоянное зарядное устройство заряжает с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора. Если эта скорость превышает естественную скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие велосипедисты всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может привести к коррозии пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недостаточная зарядка — это состояние, которое встречается на многих автомобилях.Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14,4 вольт. Если вы один из тех, кто много ездит, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Фермера, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряженной батареи, но недостаточно для полной перезарядки. истощенный. Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца.Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт. Если напряжение в вашей системе никогда не станет таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Считайте, что периодическая тщательная зарядка — это как хорошая чистка зубов нитью и зубной нитью. Если вы не соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к стоматологу и попросить его взорвать и скрести всю эту мерзость.Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

14. Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное коническое зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение. Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как при сильном потреблении тока батарея выглядит разряженной. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти. Конусное зарядное устройство или регулятор напряжения транспортного средства будут резко снижать скорость заряда, когда напряжение поднимается выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам. Несмотря на то, что напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение.Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость. По этой причине вы не должны судить о состоянии заряда аккумулятора, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет снижаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

В течение последних нескольких лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро зарядить разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызовет газообразования и не допустит саморазряда.Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами. Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Обычно они обеспечивают заряд от 650 мА до 1,5 А, в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд поддерживается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13.5 вольт, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений. Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд. Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газа или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение аккумулятора поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки.Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно составляет от 13,2 до 13,4 В. Фактически, плавающее напряжение должно иметь температурную компенсацию от 13,1 вольт при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 вольт при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями для жилых автофургонов имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни одно из мотоциклетных устройств не работает; они используют компромиссную настройку поплавка

15.ГЕЛЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ и AGM АККУМУЛЯТОРЫ

AGM (абсорбирующий стекломат) — это стеклянный мат особой конструкции, предназначенный для впитывания электролита между пластинами аккумулятора. Батареи AGM содержат достаточно жидкости, чтобы поддерживать мат с электролитом, и если батарея сломана, свободная жидкость не может вытечь.

Gel Cell Аккумуляторы содержат гель кремнеземного типа, в котором взвешен электролит аккумулятора. Этот густой пастообразный материал позволяет электронам перемещаться между пластинами, но не будет вытекать из аккумулятора, если корпус сломан.

Чаще всего AGM аккумуляторы ошибочно идентифицируются как гелевые аккумуляторы . Обе батареи имеют схожие характеристики; например, непроливаемый, глубокий цикл, может быть установлен в любом положении, низкий саморазряд, безопасен для использования в ограниченных вентилируемых зонах и может безопасно транспортироваться по воздуху или по земле без специального обращения, но все же подлежит перевозке с нашими опасными грузами положения.

Аккумуляторы AGM продаются больше, чем гелевые аккумуляторы, по крайней мере, в 100 раз: 1.AGM предпочтительнее, когда может потребоваться сильный импульсный ток. В большинстве случаев подзарядку можно выполнить с помощью стандартного зарядного устройства хорошего качества или генератора переменного тока двигателя. Продолжительность жизни; измеряется сроком службы или годами, остается отличным для большинства батарей AGM, если между перезарядкой батареи не разряжены более чем на 60%.

Гелевые аккумуляторы обычно немного дороже и не обладают такой же мощностью, как AGM аккумуляторы того же физического размера. Гелевый элемент отличается низкой скоростью разряда и немного более высокими рабочими температурами.Одна большая проблема с гелевыми батареями, которую необходимо решить, — это ПРОФИЛЬ ЗАРЯДА. Гелевые аккумуляторы необходимо правильно заряжать, иначе произойдет преждевременный выход аккумулятора из строя. Зарядное устройство, используемое для подзарядки аккумулятора (-ов), должно быть разработано или адаптировано для гелевых аккумуляторов. Если вы используете генератор для зарядки настоящего гелевого элемента, необходимо установить специальный регулятор.

16. Стандарты номиналов аккумуляторов -Что за … ??

Стандарты / рейтинги аккумуляторов

обычно относятся к стране происхождения этой батареи и / или к конкретному типу аккумулятора, который уникален по стилю.

Чтобы преобразовать CCA, стандарт SAE (Общества автомобильных инженеров), в стандарты EN, IEC, DIN или JIS, обратитесь к следующей таблице.

В Европе используются стандарты EN, IKC, итальянский CEI и немецкий DIN. В Азии используется японский стандарт JIS.

Инструкции по тестированию автомобильных аккумуляторов

Согласно последним исследованиям Немецкого автомобильного клуба ADAC, в 2017 году около 40% поломок были вызваны аккумулятором.Причины тому — повышенная электрификация автомобилей. В наши дни к аккумуляторной батарее предъявляются повышенные требования — до 150 потребителей электроэнергии и автоматическая система старт-стоп в современных автомобилях требует достаточной мощности. Поэтому рекомендуется регулярно проверять аккумулятор в специализированной мастерской, чтобы обнаружить неминуемый выход аккумулятора из строя до того, как произойдет окончательная поломка.

Правильная проверка состояния аккумулятора в специализированных мастерских

Основные принципы:

Испытание обычной аккумуляторной батареи с жидким электролитом:

Измерительный прибор, который может измерять только степень заряда аккумулятора, подходит для проверки обычного автомобильного аккумулятора.В идеальном случае мультиметром измеряется напряжение холостого хода около 12,8 В. Если напряжение упадет ниже 12,4 В, аккумулятор необходимо как можно скорее зарядить. Постоянный низкий заряд приводит к повреждению аккумулятора из-за сульфатации.

Поскольку основная нагрузка на обычную стартерную аккумуляторную батарею возникает из-за процесса запуска и после зарядки от генератора нет дальнейшей разрядки, в этом случае решающим является ток холодного запуска. Из-за старения и износа емкость батареи по выдаче больших токов постепенно уменьшается.Кроме того, чем ниже заряд (определяемый путем измерения напряжения холостого хода), тем ниже возможный ток, который может подаваться во время процесса запуска.

Тестирование старт-стопной батареи:

При тестировании старт-стопной батареи важно не только состояние заряда (также известное как «SOC»), но и состояние здоровья («SOH») батареи.

В то время как SOC можно просто определить с помощью измерения напряжения, для проверки SOH требуется сложная процедура тестирования, чтобы сделать достоверное заявление о состоянии батареи.Среди прочего, определение SOH принимает во внимание способность холодного пуска (CCA), остаточную емкость (Ah) и прием заряда (CA).

Так же, как автомобильные технологии продолжали развиваться на протяжении многих лет, аккумуляторы с новыми технологиями, такими как AGM или EFB, также развивались дальше. Для получения надежных результатов испытаний, особенно в отношении SOH, важно использовать современные испытательные устройства, адаптированные для новых технологий аккумуляторов.

Пошаговое тестирование батареи:

(Обратите внимание на информацию от производителя устройства.)

• Подключите тестер аккумуляторной батареи к клеммам аккумуляторной батареи, чтобы определить степень заряда и внутреннее сопротивление. В принципе: подключите красный кабель к положительной клемме, а черный кабель к отрицательной клемме. Последовательность подключения и отключения не имеет значения.
  Для подключения испытательного устройства к аккумуляторной батарее, которая находится в багажнике или пассажирском салоне, должны использоваться находящиеся там клеммы аккумуляторной батареи, а не контакты вспомогательного устройства запуска двигателя в моторном отсеке, поскольку сопротивление кабеля, установленного в транспортном средстве. повлияет на измерение.
• Для подключения испытательного прибора к аккумулятору, который находится в багажнике или салоне автомобиля. Подключайте к клеммам аккумулятора на аккумуляторе, а не к контактам вспомогательного устройства пуска в моторном отсеке, поскольку сопротивление кабеля, установленного в автомобиле, будет влиять на измерение.
• Установите тестер аккумулятора на правильный тип аккумулятора: стартерный аккумулятор, гелевый аккумулятор, аккумулятор EFB или AGM. Устройство использует свой алгоритм тестирования для каждого типа батареи, поэтому неправильная настройка приведет к неверному результату измерения.Кроме того, для некоторых тестовых устройств важно знать, проводится ли тест на батарее, установленной в транспортном средстве, или она находится вне транспортного средства.
• Введите в устройство заявленный ток холодного пуска батареи, включая используемый метод измерения. Общие стандарты — DIN, EN, IEC, JIS и SAE. Подробную информацию о стандарте тестирования можно найти после сведений о токе холодного пуска на этикетке батареи.
• Затем тестирующее устройство автоматически выполняет тест и выдает результат.

Правильная интерпретация результатов теста? Как это сделать!

Кстати…

Чтобы получить правильные результаты при измерении проводимости, незадолго до измерения необходимо включить потребитель, например фару. Это снимает любое поверхностное натяжение перед измерением.

Руководство по тестированию батарей (скачать PDF)

Моделирование диагностики автомобильных аккумуляторов | Силовая электроника

Автомобильные электрические системы становятся все более сложными, поскольку все больше и больше электрического и электронного оборудования включается в новые автомобили.В связи с этой тенденцией растущий спрос на электроэнергию предъявляет повышенные требования к основному источнику хранения электроэнергии в автомобиле — свинцово-кислотной батарее.

Независимо от того, является ли транспортное средство двигателем внутреннего сгорания, гибридным электромобилем или полностью электрическим, необходимо обеспечить надежность аккумулятора. Для этого необходимо контролировать диагностические параметры автомобильного аккумулятора в системе во время движения автомобиля.

Аккумулятор разряжается, даже если он не используется активно.Задача выявления неисправной батареи для замены или разряженной батареи, нуждающейся в подзарядке, является важной. Если эти действия не будут выполнены своевременно, велика вероятность поломки системы.

Несмотря на то, что существуют устройства и методы для мониторинга состояния заряда аккумулятора (SoC) и состояния его здоровья (SoH), они редко работают внутри системы во время движения автомобиля. Следовательно, они не обеспечивают своевременного предупреждения о корректирующих действиях.

Новый подход к измерению этих диагностических параметров преодолевает это ограничение, указывая SoC с точки зрения текущей емкости батареи и SoH с точки зрения оставшегося процента срока службы батареи, когда транспортное средство работает с различными электрическими нагрузками.Моделируя SoC и SoH свинцово-кислотной батареи с использованием нейронечетких методов и методов регрессии, можно отображать для водителя состояние заряда и состояние батареи в реальном времени.

Косвенное измерение

В любой автомобильной системе надежность является необходимостью, и постепенное снижение производительности системы предпочтительнее внезапной поломки. Следовательно, запись состояния аккумулятора в системе является дополнительной функцией для водителя, поскольку помогает избежать внезапной поломки автомобиля из-за неисправности аккумулятора.

К сожалению, ни SoC, ни SoH не поддаются прямому измерению. Вместо этого эти параметры должны быть выведены из других измерений. Модель для SoC, описанная здесь, использует нейро-нечеткий подход в сочетании с внутрисистемным измерением состояния заряда батареи, чтобы обеспечить своевременное обнаружение и предупреждение о выходе батареи из строя. SoC определяется на основе измеряемых параметров батареи, таких как напряжение на клеммах, ток разряда / заряда, внутреннее сопротивление, циклы разряда / заряда, температура на входе и удельный вес (SG) свинцово-кислотного аккумулятора на выходе через модель нейронной сети.

SoH можно выразить через параметры батареи с помощью уравнения регрессии. SoH является функцией старения батареи и ее продолжительности работы. Следовательно, уравнение регрессии для SoH выражается как функция тех параметров батареи, которые влияют на старение и потребление времени работы. Эффект старения можно увидеть по разным наклонам SG, напряжения на клеммах и внутреннего сопротивления (IR) в зависимости от времени разряда. Потребление времени работы можно увидеть по потреблению батареи в ампер-часах (Ач).Эта работа также имеет важное применение в тяжелых мобильных системах, таких как ракетные установки, ракетные пусковые установки, подводные лодки, спутники и грузовики.

В автомобиле есть два основных режима работы аккумуляторной батареи: медленная разрядка и запуск двигателя. ^[1] Когда напряжение генератора ниже напряжения аккумуляторной батареи (когда двигатель не работает), ток течет от аккумуляторной батареи к нагрузке. В противном случае ток течет от генератора к нагрузке и к батарее (при работающем двигателе).Эта ситуация известна как медленный разряд аккумулятора через электрическую нагрузку автомобиля.

Электрическая нагрузка автомобиля состоит из множества различных подсистем автомобиля, таких как габаритные огни, задние фонари, освещение номерного знака, фары (основные и ближние), освещение приборной панели, радио / кассета / компакт-диск, индикаторы, дворники, обогреватель и другие аксессуары. В среднем аккумуляторная батарея должна обеспечивать электрическую нагрузку током 12 А при выключенном двигателе.

При запуске двигателя, когда генератор не работает, двигателю требуется начальный высокий крутящий момент около 100 об / мин (запуск двигателя).Этот высокий крутящий момент, в свою очередь, требует, чтобы аккумулятор подавал импульс высокого тока.

Опять же, способность достичь такого высокого крутящего момента зависит от нескольких факторов, среди которых характеристики аккумулятора играют важную роль наряду с сопротивлением проворачиванию двигателя (крутящий момент, требуемый при предельной температуре запуска) и падением напряжения между аккумулятором и стартером. Таким образом, батарея должна быть способна подавать сильный ток в течение очень короткого промежутка времени, пока генератор переменного тока не сможет взять на себя функцию подачи электроэнергии на нагрузку.

Параметры батареи, влияющие на SoC: напряжение, ток, циклы заряда / разряда (скорость и метод зарядки), температура, внутреннее сопротивление, внутреннее давление, материал сетки (сетка относится к корпусу электродов батареи), состояние электрода, электролитическая прочность. , коррозия (скорость коррозии), удельная плотность и время потребления. ^[2] Многие из этих параметров невозможно измерить, пока батарея подает ток на нагрузку. Кроме того, зависимость SoC от этих параметров обычно нелинейна, что делает математическое моделирование поведения батареи непосильной задачей.

SG батареи является косвенным показателем ее SoC. Его прямое измерение основано на химическом процессе, при котором электролит перекачивается из батареи в цифровой или аналоговый гигрометр — метод, который непрактичен, когда батарея работает в системе.

Альтернативный метод определения SG — это косвенное измерение SoC с использованием зависимости SG от условий нагрузки и других параметров батареи. Эти параметры включают температуру, потребляемый ток, напряжение (нагрузка), внутреннее сопротивление, скорость коррозии и продолжительность использования батареи.

Измерение этих входных параметров в системе является центральным элементом любого метода моделирования. Однако измерение всех этих параметров будет дорогостоящим с учетом количества необходимого оборудования. Следовательно, чтобы сделать моделирование SoC экономически эффективным, необходим тщательный выбор наиболее важных параметров для определения SoC. По выбранным параметрам можно оценить стоимость инструментария, необходимого для моделирования SoC.

В данной работе мы экспериментировали с оптимизацией количества входных параметров для определения SG для индикации SoC.Оказывается, тремя основными параметрами являются внутреннее сопротивление, напряжение и потребляемый ток. Для получения более точных результатов желательно измерить два дополнительных параметра: время работы от батареи и температуру.

Первым шагом в разработке модели был выбор реальной батареи, с которой можно было бы собирать данные. Настоящее исследование проводилось на автомобильном аккумуляторе Exide модели MF40sv / 38 LM 20. Для создания модели необходимо было получить достаточно данных об исследуемой батарее. ^[3]

Данные были собраны при поддержании батареи при постоянной нагрузке 12 А, соответствующей медленной скорости разряда, и потреблении тока около 150 А в течение нескольких секунд для имитации реального запуска. Последнее действие моделировалось в лаборатории 15 секундами постоянного разряда при 150 А с последующим отдыхом в течение 15 секунд. Было взято несколько наборов данных для различных температур окружающей среды, возраста батарей и степени заряда. Рис. 1 показывает диаграмму активности для одного набора данных.

Как и ожидалось, наблюдаемый образец поведения был аналогичным в двух случаях сбора данных на батарее MF40sv для медленной разрядки и реального проворачивания, как показано ниже. ^[3]

При постоянном проценте заряда в результате повышения температуры окружающей среды происходит следующее:

• Батарея может работать в течение более длительного периода времени
• Внутреннее сопротивление батареи уменьшается
• Очень небольшое изменение напряжения на клеммах батареи
• Значение SG уменьшается.

И наоборот, когда температура окружающей среды поддерживалась постоянной, а SoC батареи менялась, было видно, что:

1. Аккумулятор с высоким SoC работает дольше

2. Внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается с уменьшением заряженного состояния

3. Удельный вес аккумулятора уменьшается вместе с уменьшением заряженного состояния

4. Начальное напряжение уменьшается с уменьшением заряженного состояния.

Модель SoC

Искусственные нейронные сети (ИНС) хорошо известны тем, что моделируют нелинейные физические процессы, а ИНС в сочетании с нечеткой логикой обеспечивают мощный механизм лингвистической трансляции поведения сложного физического процесса. Нелинейные возможности адаптивного обучения ИНС используются здесь для моделирования процесса разряда батареи, который переводится лингвистически с использованием нечеткой логики для представления заряженного состояния батареи для маневрирования операций с батареей.Термин лингвистически относится к тому факту, что SoC аккумулятора выражается в относительных единицах, таких как полностью заряженный, наполовину заряженный или полностью разряженный.

Схема модели ^[4] показана на Рис. 2 . На этой схеме цифры с 1 по 5 представляют входные данные в системе, которые должны быть переданы в ИНС для генерации выходных данных в терминах SoC. Эти входы являются напрямую измеряемыми внутрисистемными параметрами батареи. Эти параметры включают напряжение на клеммах, потребляемый ток, внутреннее сопротивление, внутреннюю температуру аккумулятора и время разряда аккумулятора.

Выход ИНС — это SG, который вместе с температурой является входом для «фаззификатора», выводящего SoC батареи в лингвистической форме, такой как очень высокий, высокий, половинный, низкий и очень низкий. Архитектура и веса ИНС должны быть получены при извлечении батареи из системы с использованием предварительного обучения ИНС на конкретной исследуемой батарее.

Моделирование ИНС

Дизайн ИНС и ее обучение выполняются с помощью Neural Network Toolbox версии 6 MATLAB.0. Алгоритм обучения с обратным распространением в полностью связанной многослойной архитектуре нейронов использовался для контролируемого обучения в ИНС. ^[5] При стандартном наискорейшем спуске скорость обучения поддерживалась постоянной на протяжении всего обучения.

Производительность алгоритма очень чувствительна к правильной настройке скорости обучения. Если скорость обучения слишком высока, алгоритм будет колебаться и станет нестабильным, а если слишком низкая, алгоритму потребуется больше времени для схождения. ^[6] Используемые функции активации — это сигмоид журнала в скрытом слое и purelin в выходном слое. Блок-схема модели ИНС, используемой в настоящем исследовании, показана на рис. 3 .

Эта работа была направлена ​​на получение обобщенной модели ANN поведения батареи. Поэтому сначала было проведено моделирование при обучении ИНС с отдельными наборами данных для медленной разрядки и реальных функций запуска автомобильного аккумулятора разного возраста. ^[3] (Эти данные представлены на рисунке в онлайн-версии этой статьи.) Затем та же ИНС была обучена с объединенными данными медленной разрядки и реального запуска для всех возрастов при разных температурах окружающей среды.

Потеря точности из-за обобщения оказалась не более 0,4%. Здесь мы увидели, что нет потери точности, когда обучение выполняется со смешанными данными с различными заряженными состояниями, но требуется больше времени, чтобы научиться сходиться. Потеря точности еще больше возрастает, если обучение выполняется с данными на батареях разного возраста, как показано в таблице 1 .

После обучения ИНС с помощью набора данных ввода-вывода ее необходимо протестировать с заданными данными. Рис. 4 показывает результаты как обучения, так и тестирования, когда используются данные аккумуляторов разного возраста, разных SoC и разных рабочих температур.

Нечеткая логика использовалась для преобразования выхода SG ИНС в целевой выход (то есть SoC батареи). ^[7] Полный процесс показан на рис. 5 .

В этом модуле все три параметра — входные параметры SG и температура и процент выходных параметров SoC — считаются нечеткими.В то время как нечеткая принадлежность для температуры и процентного содержания параметров SoC определяется с помощью пяти лингвистических переменных, параметр SG представлен семью нечеткими состояниями. Здесь приведены нечеткие состояния для каждой из трех нечетких переменных:

• Температура (входная переменная) — очень низкая, низкая, средняя, ​​высокая и очень высокая

• SG (входная переменная) — очень очень низкая, очень низкая, низкая, средняя, ​​высокая, очень высокая и очень очень высокая

• Процент SoC (выходная переменная) — плоская, меньше половины, половина, больше половины и полная.

Для температуры и удельного веса функция принадлежности выбрана гауссовой с открытыми крайними состояниями. Для процентного содержания SoC функция нечеткой принадлежности принимается колоколообразной.

Правила «если-то» определены для определения отношения между входом и выходом. Для каждого входа активируются некоторые правила. Для каждого срабатываемого правила подразумевается степень членства в процентах SoC. Затем значение принадлежности всех выходов агрегируется для получения окончательного результата.

База нечетких правил ^[8] , используемая для исследуемого случая, приведена в , Таблица 2, . Реализация нечеткой логики выполняется с помощью MATLAB Fuzzy Logic Toolbox. Входы и выходы обозначены в окне редактора Fuzzy Inference System (FIS) в Fuzzy Logic Toolbox.

Нечеткие правила, определенные в таблице 2 , проверяются на основе наблюдаемых данных. Таким образом, для различных наборов данных по SG и температурам вычисляется процентное содержание SoC.Типичный результат нечеткого вывода продемонстрирован в рис. 6 , где температура равна 45 ° C (очень высокая), SG равна 1,178 (средняя), а соответствующий процент SoC составляет 50% (наполовину заряжен).

Моделирование SoH

SoH батареи определяется как оставшийся срок службы батареи при определенной нагрузке. Причиной ухудшения состояния аккумулятора является эффект старения сети, электродов, контактов, коррозия и циклы зарядки / разрядки.

SoH батареи моделируется с использованием многомерной линейной регрессии ^[9] по эффекту старения и временному потреблению батареи.Значения различных наклонов для исследуемого автомобильного аккумулятора Exide приведены в табличной форме для различных состояний SoC при разных температурах для возрастов аккумуляторов в условиях реального проворачивания и медленного разряда, соответственно. (Эти данные доступны в таблице в онлайн-версии этой статьи.)

Видно, что наклон таких параметров, как SG, напряжение на клеммах и внутреннее сопротивление, указывает на влияние возраста на характеристики батареи. SG и напряжение на клеммах уменьшаются с увеличением продолжительности разряда, а внутреннее сопротивление увеличивается с разрядом батареи.Отрицательный наклон SG и напряжения на клеммах более резко уменьшается с возрастом, а положительный наклон внутреннего сопротивления также показывает постепенный рост с возрастом.

Из онлайн-таблицы также можно заметить, что меньшие значения крутизны SG и напряжения на клеммах не были столь значительными, как значения крутизны IR. Этот факт подтверждается позже результатами, согласно которым внутреннее сопротивление влияет на SoH больше, чем SG и напряжение на клеммах.

Первоначально метод регрессии применялся только к двум факторам, от которых зависит SoH: SG и напряжение холостого хода (OCV).Для получения формулы использовались различные наклоны SG и OCV. Полученные результаты были не очень удовлетворительными, поэтому мы поняли, что внутреннее сопротивление также является важным фактором, от которого зависит SoH. Следовательно, внутреннее сопротивление должно быть включено в формулу, разработанную для моделирования SoH.

Формула, полученная после применения метода множественной регрессии:

SoH = 1,0043 + 0,0088 (TT × C) + 3,8925 м (SG) + 0,2444 м ‘(OCV) — 0,0863 м «(IR),

, где TT — время работы аккумулятора, C — скорость разряда, а IR — внутреннее сопротивление.TT × C дает потребление батареи в ампер-часах, а m (SG), m ‘(OCV), m «(IR) — наклоны.

Результаты регрессии на основе данных, собранных с автомобильного аккумулятора, показывают, что потребление тока влияет на 60% (для реального проворачивания автомобиля в течение 15 секунд), наклон IR влияет на 30%, а оставшиеся два параметра — наклон SG и крутизна напряжения на клеммах — влияет только на 10% SoH батареи. Измерение удельного веса в системе затруднено, и его значения крутизны также не имеют значения, поэтому им можно пренебречь.

Эта работа концентрируется на интеллектуальном моделировании нелинейного поведения батареи, не с помощью математического / алгоритмического подхода, как предыдущие работы в этой области, а путем моделирования всего процесса на основе реальных данных с использованием параметров батареи, измеренных в системе. Нелинейное отображение поведения батареи было проведено с использованием ИНС и метода регрессии. Было обнаружено, что это обеспечивает более надежную и точную оценку SoC и SoH, чем предыдущие методы.Относительное указание SoC реализуется за счет использования нечеткой логики, а SoH выражается как оставшийся процент времени автономной работы.

Целью исследования также было достижение желаемой точности с помощью оптимизированной модели оборудования (т.е. высокой точности и низкой стоимости). Модель процесса может быть реализована в виде продукта в виде автомобильной панели. Хотя были даны и описаны предпочтительные параметры модели, могут быть внесены различные модификации, не выходящие за рамки сущности и объема процесса.Аппаратное обеспечение, используемое для реализации этих моделей, может быть недорогим и простым в сборке модулем, состоящим из DSP или микроконтроллера и схем формирования сигнала.

Благодарность

Мы с благодарностью отмечаем помощь, предоставленную Exide, R&D Lab, Kolkata, Exide Industries Ltd. India в части финансирования проекта и проведения экспериментов в их лаборатории, без которых эта исследовательская работа не могла бы быть выполнена.

Список литературы

1. Кромптон, Т.R., Справочник по батареям , Баттерворт-Хайнеманн, издание за март 1990 г.

2. Vinal, G.W., Аккумуляторы , John Wiley & Sons, 4th rev. Издание, с.130-336.

3. Кхаре, Н., «Интеллектуальный мониторинг батареи». Дипломная работа под руководством профессора Рекхи Говила, Банастхали Видьяпитх, Раджастан, Индия, 2006.

4. Khare, N .; Govil, R .; и Миттал, С.К., «Процесс определения уровня заряда и состояния батареи», патент Индии 813 / KOL / 2005.

5. Хайкин, С., Нейронные сети: комплексная основа , 2-е издание, Прентис Холл, 1998.

6. Хван, Дж. Lay, S.R .; Maechlar, M .; Martin, D .; и Шимерт, Дж., «Моделирование регрессии в обучении с обратным распространением и прогнозированием», IEEE Trans.