Таблица разряженности аккумулятора: Заряд автомобильного аккумулятора по напряжению

Какой вольтаж у заряженного аккумулятора. Нормальное напряжение автомобильного аккумулятора. Какое оно? Интересные видео про норму зарядки акб

Напряжение аккумулятора автомобиля — ведущий показатель, на основании которого грамотному водителю следует делать выводы о том, в каком состоянии находится АКБ, нуждается ли она в зарядке или в замене. Известно, что имеется прямая зависимость напряжения от уровня заряда автомобильного аккумулятора. Вначале мы рассмотрим вопрос о том, на основании каких показателей напряжения можно сделать вывод о работоспособности АКБ, почему батарея теряет U и что означает норма напряжения. После этого попробуем определить заряд аккумулятора по напряжению: таблица, на основании которой делаются те или иные выводы о состоянии батареи, будет приложена в конце статьи.

Аккумулятор теряет напряжение: в чем причина?

Если заряженный источник питания быстро разряжается, причин такого «поведения» батареи может быть несколько. Уровень заряда аккумулятора может быстро падать вследствие естественной причины: АКБ просто исчерпала свой ресурс обычным путем и нуждается в .

Также может выйти из строя генератор, который заряжает батарею в процессе езды, помогая ей поддерживать необходимый уровень рабочего состояния. Если аккумулятор еще не старый, и генератор в порядке — вероятно, в автомобиле есть серьезные проблемы с током в виде его постоянной утечки.

Кроме этого, бортовая сеть автомобиля может быть неисправной — например, магнитола или какой-нибудь другой прибор берет слишком много тока, и аккумулятор просто не справляется с этой нагрузкой.

Для того чтобы устранить падение напряжения, иногда бывает достаточно исправить возникшую неполадку путем технического осмотра, выявления причины, ее устранения и повторных замеров напряжения на клеммах аккумулятора после нескольких часов его эксплуатации. Важно оценить и такие показатели, как уровень , а также измерить напряжение под нагрузкой и без нее.

Что означает нормальное напряжение аккумулятора?

Для нормальной работы батареи ее напряжение должно колебаться в пределах 12,6-12,7 вольт, не меньше. Эта норма должна быть усвоена начинающими водителями, как таблица умножения — для того, чтобы не пропустить критический уровень падения заряда аккумулятора и не оказаться в том положении, когда машина внезапно «встанет».

Также следует знать и о том, что, в зависимости от характеристик АКБ и автомобиля, а также иных сопутствующих условий, норма может изменяться — до 13 вольт и чуть выше. Именно так утверждают некоторые производители аккумуляторных батарей, и этот фактор тоже нужно принимать во внимание. То, сколько вольт должно быть в идеале — цифра относительная. Но ориентироваться всегда нужно на показания от 12,6 до 13,3 вольт — в зависимости от типа и страны-производителя АКБ.

Если напряжение в батарее опускается ниже 12 вольт — она разряжена, как минимум, наполовину, а когда оно падает ниже 11,6 вольт — аккумулятор срочно нуждается в зарядке.

Итак, норма показателя напряжения большей части автомобильных АКБ — от 12,6 до 12,7 вольт, а если используется нестандартная модель аккумулятора, норма U может быть несколько выше: 13 вольт, но максимум 13,3.

Для того чтобы не пропустить того момента, когда заряд батареи станет понижаться до критического уровня, существует так называемая таблица заряда АКБ. Если вы замерили U на клеммах вашей батареи, можно определить заряд аккумулятора по напряжению: таблица поможет сориентироваться в этом. В ней выведена прямопропорциональная зависимость U от уровня заряженности АКБ в процентном соотношении.

Также в таблице приведены показатели плотности электролита и температуры, при которой он может замерзать в холодное время года — тоже в зависимости от того, каков уровень заряда и U в аккумуляторе.

Таблица уровня заряженности АКБ

Единственным источником тока при старте автомобиля является аккумуляторная батарея.

Однако, во время частых коротких переездов батарея не успевает зарядиться, происходит постоянное и регулярное снижение заряда. В этом случае требуется восстановить уровень тока с помощью внешних приборов. Рассмотрим, до какого уровня это делается, и сколько времени уходит на такой процесс.

Большинство ситуаций, при которых автомобильная АКБ оказывается разряженной, случаются по вине водителей. Реже причина кроется в конструкционных особенностях или заводском браке. Батарея часто снижает свой заряд, если на генераторном ремне недостаточный уровень натяга. За счет этого происходит проскальзывание ремня и недостаточно эффективная работа генератора.

Такая же проблема возникает при неплотно закрытой двери или незахлопнутом до конца багажнике. Виной в данном случае послужат работающие лампочки. За несколько часов они способны существенно понизить уровень заряда.

Нормальные параметры для АКБ

Существует ряд параметров, которым должен соответствовать нормально работающий аккумулятор. Рассмотрим, до какого напряжения можно разряжать автомобильный аккумулятор, но при этом надо знать, что слишком сильный уровень разряда способствует скорому ухудшению характеристик АКБ.

Работоспособной считается батарея при таких показателях:

• при разомкнутой цепи – 12,6-12,8 В ;
• при запущенном моторе, включенном «дальнем свете» и оборотах около 1500 об/мин – 13,8-14,2 В ;
• на обслуживаемых батареях плотность электролита при +20 С составит 1,28 г/мл .

Также есть показатели, при которых требуется поднимать в батарее напряжение:

• при откинутых клеммах напряжение заряда автомобильного аккумулятора меньше 12,6 В ;
• плотность электролита в обслуживаемой батарее существенно ниже 1,26 г/мл ;
• разница в плотности между банками АКБ составляет более 0,2 г/мл .

Уровень плотности электролита замеряется при нормальных условиях, которые характеризуются атмосферным давлением 760 мм р.с. и +20 С. При отрицательных температурах желательно повышать плотность этой жидкости. Нормальным параметром для -20 С считается плотность 1,4 г/мл, так как 1,2 г/мл в таких условиях начинает замерзать.

Правильная зарядка батареи

Если замер вольтметром или мультиметром показывает минимальное напряжение автомобильного аккумулятора, то проводим подзарядку. Для этой операции нужно настроить заряжающий аппарат на выдачу тока в интервале от 0,05 до 0,1 числового значения емкости. Соответственно для АКБ 55 Ач применяют ампераж 2,75-5,5 А. Наиболее щадящий режим будет с меньшими значениями.

Выходное напряжение для этой операции должно быть на уровне 14,4-14,6 В. Желательно, чтобы устройство имело возможность устанавливать статичное значение. При полном разряде батареи емкостью 55 Ач нужно выдержать 10 часов с силой тока 5,5 А.

Признаком окончания данной процедуры может служить неизменность напряжения на клеммах в течение 1-2 часов после установления заданных параметров.

Также возможны легкие признаки кипения с небольшим газообразованием. На автоматизированных зарядных устройствах отключение происходит в автоматическом режиме. Таким же способом регулируется подача тока и напряжения.

Правила безопасности

Нужно знать, что основой для электролита служит кислота, поэтому обращаться с батареей необходимо предельно осторожно. Надо избегать попадания жидкости на руки, при этом предохранять кожу с помощью резиновых перчаток.

Во время кипения внутри АКБ выделяются ядовитые газы. Вдыхать их нельзя, поэтому процесс зарядки желательно организовать в помещении с хорошей вентиляцией, желательно принудительной. Также возможно выделение взрывоопасного водорода, поэтому надо исключить использование открытого огня и искрообразование. Не стоит на длительное время оставлять без присмотра самодельные зарядные устройства.

Двигатель — это «сердце автомобиля», тогда аккумулятор это часть его нервной системы — это его спинной мозг. От нормально функционирующей батареи зависит работа электроприборов и конечно пуск двигателя. Особенно критичен пуск в холодное время. К зиме аккумулятор должен быть подготовлен. Любой диагност и опытный автолюбитель знает, что ключевой показатель при диагностике аккумулятора — это его напряжение.

Напряжение — это физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля (включающего сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки A в точку B.

Если говорить простыми словами, то это накопленная энергия, которую аккумулятор передаст стартеру при повороте ключа. Стартер эту энергию потратит, а генератор потом компенсирует. Этот процесс должен проходить неразрывно. Водитель должен постоянно следить за величиной напряжения. Чтобы не запутаться и сделать всё правильно рассмотрим всё по порядку.

Нормальные показатели с нагрузкой и без

Чтобы распознать неполадки, нужно знать как аккумулятор работает в норме. Для выявления отклонений в работе требуется знать какое напряжение должен показывать заряженный аккумулятор автомобиля. Рассмотрим как правильно определить заряд аккумулятора.

Очень важно понимать в какой момент производить замер: в покое или под нагрузкой. Это принципиально разные величины. Прежде всего рассмотрим номинальное и фактическое напряжение в покое заряженного АКБ без нагрузки.

• Номинальное (в покое) должно быть 12,6 — 12,7 В. Данная цифра прописана в паспортах и инструкциях к аккумуляторам почти любого производителя и она говорит о полной исправности и нормальной работы батареи.
• Фактическое (в покое) несколько отличается от номинального. На деле диапазон колеблется в пределах от 12,4 до 12,8 В.

При замерах напряжения аккумулятора в покое величина может подняться до 13,2 В. Такая картина возникнет, если замерять сразу после зарядки, поэтому необходимо подождать 30 минут и повторить замер. Тогда вы увидите реальный показатель.

Чаще всего 12,6 вольт — это то каким должно быть напряжение нормального АКБ.

Важно! Если заряд аккумулятора в покое упали ниже 12 В — это говорит о недостаточной заряженности АКБ и необходимо срочно поставить батарею на зарядку.

Теперь разберёмся с напряжением аккумулятора под нагрузкой. Для чего она нужна и каковы нормативы?

Нагрузка на аккумулятор требуется для проверки работоспособности АКБ. Нормативное напряжение может вынести любая АКБ, а вот уже нагрузку далеко не любая. Если нагрузить батарею, то напряжение изменится.

Проверка эта очень простая. Специальным прибором нагружаем аккумулятор.

Нагрузка должна быть почти в два раза больше емкости батареи . Например, если Ваш аккумулятор имеет емкость 80 А/ч, нагружаем его на 160 ампер.

Нагрузка даётся на 5 секунд (не больше)! Напряжение должно получиться выше 9 вольт . Если заряд падает ниже этого предела — это значит аккумулятор разряжен, либо его дальнейшая эксплуатация невозможна. В этом процессе есть один нюанс. После нагрузки, напряжение должно приблизиться к норме примерно за 5-6 секунд.

Чтобы узнать в каком состоянии аккумулятор, нужно повторить весь процесс после зарядки. Если со второго раза величина поднимается до 9 вольт и выше, значит АКБ в нормальном состоянии, но был разряжен.

Определение уровня заряженности

Измерение напряжения АКБ производится мультиметром (также подойдут вольтметр или нагрузочная вилка). Для того чтобы замерить напряжение (неважно под нагрузкой или в покое) необходимо перевести регулятор мультиметра в режим «U» и прислонить щупы прибора к клеммам аккумулятора. На дисплее отобразиться результат замера.

Как писалось выше — замер можно производить в покое и под нагрузкой. В первом случае, а также, в случае, если мы берём нагрузку с внешнего прибора — электрические цепи должны быть разомкнуты, зажигание отключено.

Проверка напряжения аккумулятора под нагрузкой при помощи бортовой сети автомобиля — нежелательна, потому что сеть подключена не напрямую к батарее. Поэтому здесь могут быть погрешности измерений и неточности.

Важно! Нагрузочная вилка должна использоваться строго в соответствии с полюсами (плюс или минус). А вот при замерах вольтметром или мультиметром можно не обращать внимание на полярность щупов и клемм аккумулятора.

Помимо напряжения, есть ещё уровень заряженности аккумулятора Эти две величины неразрывны между собой. Зная нормальное и фактическое напряжение батареи, мы можем определить до какой степени она заряжена, нужно ли подзаряжать ещё. Рассмотрим как проверить уровень заряда аккумулятора.

Таблица заряженности

Данная таблица поможет определить состояние аккумулятора и степень его заряженности.

Определить уровень заряда по напряжению не трудно. Как видно из таблицы — при снижении напряжения до 12,06 вольт, можно говорить о разрядке аккумулятора наполовину. Если напряжение падает до 11,31 вольт, значит он заряжен всего лишь на 10%. Падение напряжения ниже говорит о его полном разряде. Напротив, если заряд аккумулятора 12,6 вольт и выше, значит он заряжен полностью и подзарядка не требуется. Напряжение в 12,5 — 13 вольт — именно то, до которого и нужно заряжать.

Нужно помнить что эти данные актуальны только для классических свинцово — кислотных АКБ , заряженность EFB, AGM, GEL и прочих, технологичных батарей требуется проверять по другим таблицам. К примеру вольтаж полностью заряженного EFB аккумулятора равен 16, вольт.

Подробное видео об определении работоспособности аккумулятора по напряжению:

Причины отклонений от нормы

Если заряженная батарея теряет заряд в одночасье, причин может быть целый ряд. Уровень заряда аккумулятора может быстро снижаться вследствие естественной причины и ряда неполадок:

• АКБ просто исчерпала свой ресурс из-за длительной эксплуатации и требует замены.
• Также может сломаться генератор , который заряжает батарею в поездке и компенсирует затраты энергии аккумулятора на пуск стартера.
• Если аккумулятор новый и замены не требует, а генератор работает без нарушений — вероятно, в автомобиле есть серьезные проблемы с током в виде его постоянной утечки.

Подробно вопрос диагностики тока утечки в данной статье не рассматриваются, но ему нужно уделить пристальное внимание. В двух словах: ток утечки — это потребление тока, непредусмотренное конструкцией авто, которое планомерно садит ваш аккумулятор. Теоретически причиной возникновения тока утечки может оказаться любой прибор, подключенный к бортовой сети автомобиля.

Все вышеуказанные причины и неполадки разряжают ваш аккумулятор. Этим объясняется падение напряжения, в случае их появления. К счастью, нормальная и своевременная диагностика помогает легко их выявить и устранить.

Нельзя не отметить, что может возникнуть и обратная ситуация. Когда напряжение превысит 13 В и произойдёт так называемый перезаряд АКБ. Произойти это может по причине неисправного генератора (за исключением тех случаев, когда автовладелец намеренно перезарядил АКБ на станции, например для того чтобы поднять плотность электролита). Привести это может к выкипанию электролита и выходу батареи из строя. Вот основные неисправности машины, которые могут привести к перезаряду АКБ:

• Сломано реле устройства. Этот элемент отключает генератор после полной зарядки батареи. Если он не работает — ток и дальше поступает в полностью заряженную батарею. Это простая неполадка, заменить реле не трудно, да и недорого.
• Сломан сам генератор. Ремонт обойдётся дороже, но суть та же, что и в предыдущем пункте.
• Неверно выбрано зарядное устройство.

Повторные замеры напряжения на клеммах аккумулятора после устранения причин и нескольких часов его эксплуатации показывают правильность той или иной причины. Важно оценить и такие показатели, как уровень плотности электролита.

В заключении хотелось бы отметить, что своевременная диагностика и устранение причин продлит срок жизни Вашего аккумулятора и сбережёт нервы и деньги в кошельке.

Сколько вольт должен показывать аккумулятор, который считается исправным? Нужные цифры известны, хотя сам метод диагностики по напряжению требует комментариев.

Сколько вольт должен показывать аккумулятор, который исправен и полностью заряжен – давайте выясним вместе, ведь это самый простой способ проверить состояние АКБ. Обычный вольтметр с десятыми долями вольта на шкале найдется, пожалуй, в гараже каждого уважающего себя автомобилиста, и этот прибор может многое сказать о вашем аккумуляторе.

Замеры

– Если автомобиль заглушен несколько часов назад и все это время аккумулятор тоже отдыхает (все потребители на борту отключены), можно замерять на клеммах НРЦ – напряжение разомкнутой цепи. Для исправной заряженной батареи оно должно составлять 12,7 – 13,2 вольта. В любом случае цифра не менее 12,6 вольта – хороший результат, она будет свидетельствовать также об исправности электрооборудования автомобиля. Если меньше – батарея разряжена, а может быть и хуже того – требует замены.

Напряжение на клеммах аккумулятора, который несколько часов провел в “состоянии покоя”, должно быть не ниже 12,6 – 12,7 вольта

Наполовину посаженная батарея демонстрирует без нагрузки порядка 12,0 В или чуть ниже. Если на клеммах аккумулятора всего лишь порядка 11,5 В, запас энергии в нем близок к нулю (кстати, надолго оставлять батарею в таком состоянии нельзя, поскольку она засульфатируется и потеряет емкость).

Зарядное устройство старого, трансформаторного типа, позволяет владельцу регулировать ток зарядки по желанию – это полезная возможность

– Дав поработать двигателю после пуска несколько минут, и не останавливая его, снова подключите к батарее вольтметр. Если прибор покажет значения 13,5 – 14,1 вольта – и аккумулятор, и генератор почти наверняка в полном порядке. Если напряжение будет выше – значит, или аккумулятор подсажен (и усиленно заряжается генератором), или напряжение в сети завышено по причине неисправности. Попробуйте повторить замер через 5 – 10 минут: если показания упали ниже 14,2 – значит, дело было в подсевшей АКБ, если нет – разбирайтесь более детально с генератором и цепью зарядки.

Еще один способ замера напряжения дает возможность оценить не только степень заряженности, но и состояние аккумулятора в целом – точнее, его остаточную емкость. Для этого нужно замерить напряжение на клеммах при помощи так называемого нагрузочного моста – прибора, который измеряет напряжение АКБ под нагрузкой, имитирующей стартерный ток. Если на пятой секунде напряжение на клеммах не упало ниже 9 – 10 вольт, значит, аккумулятор еще послужит.

Нагрузочная вилка позволяет оценить остаточную емкость и запас энергии в батарее

Конечно, сегодня существуют и более хитрые, электронные приборы, которые оценивают состояние АКБ по скорости падения напряжения, отклику на сигнал особой формы, внутреннему сопротивлению батареи и прочим факторам. Но это уже сфера деятельности профессионалов, вторгаться в которую сегодня мы не будем.

Если у вас на хозяйстве имеется обычный бытовой мультиметр или вольтметр, не поленитесь время от времени замерять напряжение на клеммах аккумулятора. Это позволит вам вовремя заметить неисправность электрооборудования и избежать назревающей внеплановой замены такого недешевого компонента, как аккумулятор. Ведь он способен долго прощать небрежное к себе отношение, но когда в конце концов сдается, исправить ничего уже нельзя: сульфатация и осыпавшиеся пластины не «лечатся».

Современные транспортные средства могут обладать различными видами подсветки, проигрывателями музыки, телевизорами и другими элементами, создающими нагрузку на источник питания. Недостаточное напряжение аккумулятора автомобиля не позволит обеспечить полноценное функционирование всех устройств и приспособлений. В этом случае добиться комфортной эксплуатации машины попросту не удастся.

Основные причины снижения напряжения

Автомобильный аккумулятор работает по принципу преобразования химических веществ непосредственно в электрическую энергию. При зарядке происходит все наоборот. Во время функционирования прибора генерируется ток из-за осаждения сульфатов на пластинах. Концентрация электролита снижается, а внутреннее сопротивление одновременно с этим повышается.

Чаще всего напряжение аккумулятора автомобиля теряется по следующим причинам:

• ресурс АКБ полностью истек;
• сломался генератор;
• имеется утечка тока через проводку;
• цепь не была рассчитана на определенную нагрузку.

Ситуацию можно исправить практически во всех случаях, если речь не идет об износе устройства. Нормальное напряжение может быть восстановлено даже при использовании агрегата в течение нескольких лет. Одно лишь измерение тока не может являться основанием для оценки качественных характеристик батареи.

Показатели в обычном состоянии

В идеале нормальное напряжение аккумулятора автомобиля не должно быть меньше 12,4-12,8 вольт. При снижении показателей не способен обеспечить полноценную работу двигателя, но его запуск при исправном генераторе может производиться. Однако продолжать эксплуатацию такого прибора не рекомендуется, так как на пластинах может появиться крупнокристаллический сернокислый свинец, который приводит к снижению емкости батареи.

Падение показателей до 11,6 вольт свидетельствует о полной разрядке устройства. Его применение в таком состоянии не является возможным. Тут потребуется специальная подзарядка, способная восстановить заводские стандарты и получить на выходе нормальное напряжение аккумулятора автомобиля.

Вспомогательная таблица

Зная о том, сколько вольт показывает измерительный прибор, нельзя узнать степень износа источника электрического питания. Однако определить примерный процент зарядки вполне реально. Для этого необходимо воспользоваться приведенной ниже таблицей.

Параметры под нагрузкой

Выше указывалось обычное напряжение аккумулятора автомобиля без нагрузки. Однако определить работоспособность батареи таким способом, как выяснилось, невозможно. Для этого на устройство посредством специальной вилки необходимо дать нагрузку в два раза выше.

Длительность рабочей фазы должна составлять 4-5 секунд. Напряжение не должно упасть ниже 9 вольт. При сильной просадке в первую очередь следует зарядить батарею и провести повторную проверку. Ситуация не будет меняться, если ресурс АКБ полностью исчерпан.

Нормальное напряжение на аккумуляторе автомобиля при работающем двигателе

Измеряется количество вольт и при заведенном моторе. В обычных условиях рабочее напряжение аккумулятора автомобиля должно колебаться от 13,5 до 14 В. При низкой зарядке батареи показатель превышает максимальное значение, так как генератор вынужден функционировать в усиленном режиме.

В большинстве случаев повышенное напряжение не таит какой-то опасности. Если с электрическим оборудованием все нормально, то оно через 5-10 минут после запуска двигателя возвращается в нормальное состояние. Постоянное повышение показателей может приводить к перезаряду источника питания, из-за чего будет выкипать электролит.

При измерениях бывает и пониженное напряжение аккумулятора автомобиля. Это свидетельствует о том, что батарея не успевает полностью заряжаться. Для тестирования необходимо постепенно включать электрические потребители (фары, музыку, кондиционер и другие устройства), производя измерения. При неисправном генераторе показатели будут падать более чем на 0,2 В.

Влияние зимнего времени года

Часто владельцы транспортных средств жалуются на то, что при минусовых температурах ухудшаются параметры АКБ. Однако это не совсем так. При морозах происходит изменение плотности электролита, что сказывается на выработке тока. Однако при достаточном заряде батарее ничего не грозит. Поэтому снимать ее в холодное время года и заносить в тепло вовсе не обязательно.

Снятие показателей при помощи специальных приборов

Выше приведена теоретическая информация, позволяющая ознакомиться с основными нормами. Однако необходимо также знать, как измерить напряжение аккумулятора автомобиля. Для снятия показателей должны использоваться специальные устройства, которые подключаются непосредственно к клеммам батареи. Проверку рекомендуется осуществлять при температуре электролита 25 градусов.

При проведении измерений без нагрузки обычно применяется тестер. На нем выбирается определенный режим работы. Красный контакт подсоединяется к плюсовому полюсному выводу, а черный — к минусовому. На дисплее должно появиться текущее значение.

Показания в замкнутой цепи позволяет зафиксировать нагрузочная вилка. Она имитирует ситуацию с запуском двигателя, измеряя рабочее напряжение в таких условиях. Измерительный прибор подключается к выпускам по той же схеме. На АКБ подается нагрузка в течение 5 секунд.

Дополнительные сведения

Проверять стоит даже напряжение нового аккумулятора автомобиля после продолжительной эксплуатации. При плохо работающем генераторе он может постепенно разряжаться, а значит, показания вольтметра могут быть гораздо ниже нормы. Для восстановления допустимых значений потребуется подзарядка.

Производить измерения посредством бортового ПК не рекомендуется, так как конечный результат будет иметь существенную погрешность, что объясняется спецификой подключения устройства к сети. Приблизительные данные для выявления проблем не должны использоваться.

Комплексную проверку аккумуляторной батареи необходимо проводить регулярно. Если транспортное средство не эксплуатировалось в течение нескольких дней, а измерительный прибор показал значительное снижение напряжения, то срок службы источника питания истекает.

Особенности эксплуатации батареи

Чтобы напряжение аккумулятора автомобиля находилось в норме длительное время, следует соблюдать определенные правила.

1. Непосредственно перед запуском двигателя необходимо отключать потребители электроэнергии. Нагрузка при одной попытке не должна превышать по времени интервал 5-10 секунд. Если с четвертого или пятого раза мотор не заводится, то следует провести диагностику систем зажигания и подачи топлива.
2. Периодически требуется проверять целостность проводки автомобиля. Имеющиеся утечки тока в цепях приводят к быстрой разрядке АКБ, а значит, и потере рабочего напряжения. Замер потери электроэнергии должен производиться на станциях технического обслуживания.
3. При городской езде в зимнее время, когда двигатель работает на малых оборотах, а включенных потребителей достаточно много, желательно подзаряжать АКБ при помощи стационарных зарядных приспособлений. В этом случае прибор электропитания будет служить дольше, вырабатывая необходимый ток.
4. Аккумуляторная батарея должна содержаться в чистоте, особенно это касается мест возле полюсных выводов. Ее рекомендуется протирать ветошью, которая смочена в растворе кальцинированной соды. Можно также использовать аммиачную смесь.

Правила подзарядки АКБ

Аккумуляторная батарея должна своевременно заряжаться, чтобы напряжение во время эксплуатации транспортного средства было оптимальным. При осуществлении данного мероприятия необходимо придерживаться ряда правил.

1. Зарядка должна производиться при температурном режиме более 0 градусов.
2. Перед подключением к электрической сети откручиваются заливные пробки и оставляются в посадочных отверстиях.
3. Необходимо использовать прибор, способный обеспечивать напряжение 16 вольт.
4. Закручивать пробки не следует в течение 20 минут после завершения зарядки, чтобы скопившиеся газы смогли беспрепятственно выйти наружу.
5. Помещение должно иметь приточно-вытяжную вентиляцию.
6. Критерием завершения заряда будет являться достижение оптимального напряжения или плотности 1,27 г/куб. см.
7. Температура электролита внутри прибора, подключенного к сети, не должна превышать 45 градусов.
8. Измерения тока рекомендуется производить спустя 8 часов после проведения зарядки.
9. Если имеется индикатор, то время отключения прибора от сети определяется по нему.

Заключительная часть

Каждому водителю не помешает изучить информацию о том, какое должно быть напряжение на аккумуляторе автомобиля. С ее помощью он сможет безошибочно определить уровень заряда и эксплуатационные способности батареи. Измерения следует проводить, как в статическом, так и динамическом режиме при помощи вышеупомянутых приспособлений. В случае необходимости должна быть произведена зарядка источника питания с соблюдением базовых правил.

Подбор зарядного устройства по типу АКБ

какое должно быть для автомобиля

В каждом автомобиле есть такой необходимый узел, как аккумулятор. Чтобы он работал, нужно, чтобы он был исправен, а его показатели могли в достаточной мере обеспечить машину необходимым количество тока, для всех агрегатов авто. Автомобильный аккумулятор считается одним из главных агрегатов, при эксплуатации которого нужно быть максимально внимательным. Нужно соблюдать показатели нормального напряжения аккумулятора автомобиля летом и зимой, чтобы машина никогда не подводила, и заводилась в любую погоду. Какое нормальное напряжение аккумулятора? Как замеряется? Из каких показателей оно складывается?

Содержание статьи:

Замеры и показатели нормы

Когда нет нагрузки

В нормальном состоянии АКБ, при измерении мультиметром (необходимый инструмент для измерения) замеры должны показывать значение 12.6-12.7 Вольт. Это означает, что аккумулятор полностью заряжен и готов к эксплуатации.

Замеры и показатели нормы

Некоторые производители заявляют, что напряжение на выпускаемой продукции составляет 13-13.2 Вольта. В таких АКБ это считается нормой.

Важно: не стоит производить замеры, если аккумулятор только зарядился – необходимо подождать 60-90 минут.

Но если значение падает в меньшую сторону – что это может значить? Когда падает ниже 12 Вольт – батарея разряжена наполовину. При таких показателях необходимо в ближайшее время зарядить аккумулятор – продолжение эксплуатации приведёт к сульфатации пластин, и батарея быстро придёт в негодность.

Напряжение аккумулятора на мультиметре

Если срочно нужно ехать, а показатели показывают, что АКБ заряжена наполовину, но генератор работает нормально – возможно завести, и ездить на автомобиле.

Когда значение падает ниже 11.6 V – аккумулятор заряжен приблизительно на 10%, и на такой батарее ездить категорически нельзя, и АКБ пора менять.

Получается, что нормальное напряжение автомобильного аккумулятора должно быть 12.6 -12.7 Вольт.

Проверка АКБ с помощью мультиметра

На практике же идеальные показатели встречаются не так часто, аккумулятор считается нормально заряженным при 12. 2-12.8 В. Такие показатели говорят о том, что аккумулятор заряжен не полностью, но готов к эксплуатации. Ухудшение качеств аккумулятора начинается, если показатели ниже 11.9 Вольт.

Важно: чем выше плотность электролита, тем выше температура замерзания. Нормальным показателем считается плотность 1.27 г/см³ (измеряется ареометром). Свидетельствует о 100% заряде аккумулятора.

Самое минимальное значение, после которого аккумулятор выходит из строя, и теряет часть ёмкости – 10.8 Вольт.

Зарядка аккумулятора

Подача нагрузки

При подаче нагрузки на аккумулятор значения будут отличаться от состояния покоя – считается, что проверка под нагрузкой помогает выявить «мёртвые» АКБ. Выявляются «мёртвые» АКБ следующими действиями:

1. На АКБ создаётся нагрузка прибором «нагрузочная вилка» (нагрузка должна составлять две ёмкости аккумулятора).
2. Создаётся нагрузка на протяжении 4-5 секунд.
3. Напряжение на индикаторе аппарата должно показывать не менее 9 V (если значение меньше — значит АКБ сел или пришёл в негодность).
4. После снятия нагрузки напряжение должно вернуться до состояния покоя за 3-5 секунд (минимум 12.4 В).

Мультиметр

Когда в 3 пункте показывается менее 9 V, то необходимо поставить аккумулятор на зарядку – после этого необходимо ещё раз провести замеры. Если значения нормализовались – значит, аккумулятору нужна была подзарядка.

Электролит

Основной из составляющих, определяющий уровень напряжения – электролит.

При использовании аккумулятора используется кислота – процент электролита составляет 36-37%. Плотность, как говорилось выше, должна составлять 1.27 г/см³ при показателе зарядки 100%.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе по зонам климата

Зима

Существует утверждение, что при минусовой погоде напряжение АКБ падает – поэтому зимой некоторые машины не заводятся с первого раза. Решение, автолюбители находят простейшее – убирают аккумулятор на время стоянки в тепло.

Это утверждение верно, но не полностью – при морозах меняется плотность электролита, что прямо пропорционально изменению напряжения.

Когда батарея разряжена – плотность при морозе меняется в меньшую сторону, и поэтому авто не заводится. Но когда батарея заряжена – плотность меняется в большую сторону. Это значит, что возрастает и напряжение в АКБ, и машина заведётся без проблем.

АКБ разряжен

При минусовых температурах замедляются химические процессы, протекающие в батарее, поэтому и возникают проблемы с запуском силового агрегата в автомобиле.

Итог можно подвести следующий: летом или зимой — всегда нужно держать аккумулятор заряженным, и следить за показателями при эксплуатации – это позволит вовремя принимать меры, и избегать проблем с аккумуляторной батареей в автомобиле.

Определение числа циклов перезарядки аккумулятора ноутбуков Mac

Компьютер	Максимальное количество циклов перезарядки
MacBook
MacBook (с дисплеем Retina, 12 дюймов, 2017 г.) MacBook (с дисплеем Retina, 12 дюймов, начало 2016 г. ) MacBook (с дисплеем Retina, 12 дюймов, начало 2015 г.) MacBook (13 дюймов, середина 2010 г.) MacBook (13 дюймов, конец 2009 г.)	1000
MacBook (13 дюймов, в алюминиевом корпусе, конец 2008 г.)	500
MacBook (середина 2009 г.) MacBook (начало 2009 г.) MacBook (конец 2008 г.) MacBook (начало 2008 г.) MacBook (конец 2007 г.) MacBook (середина 2007 г.) MacBook (конец 2006 г.) MacBook (13 дюймов)	300
MacBook Pro
MacBook Pro (13 дюймов, M1, 2020 г.) MacBook Pro (13 дюймов, 2020 г., два порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (13 дюймов, 2020 г., четыре порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (16 дюймов, 2019 г.) MacBook Pro (15 дюймов, 2019 г.) MacBook Pro (13 дюймов, 2019 г., четыре порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (13 дюймов, 2019 г., два порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (15 дюймов, 2018 г.) MacBook Pro (13 дюймов, 2018 г. , четыре порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (15 дюймов, 2017 г.) MacBook Pro (13 дюймов, 2017 г., четыре порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (13 дюймов, 2017 г., два порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (15 дюймов, 2016 г.) MacBook Pro (13 дюймов, 2016 г., четыре порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (13 дюймов, 2016 г., два порта Thunderbolt 3) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 13 дюймов, начало 2015 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 13 дюймов, середина 2014 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 13 дюймов, конец 2013 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 13 дюймов, начало 2013 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 13 дюймов, конец 2012 г.) MacBook Pro (13 дюймов, середина 2012 г.) MacBook Pro (13 дюймов, конец 2011 г.) MacBook Pro (13 дюймов, начало 2011 г.) MacBook Pro (13 дюймов, середина 2010 г.) MacBook Pro (13 дюймов, середина 2009 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 15 дюймов, середина 2015 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 15 дюймов, середина 2014 г. ) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 15 дюймов, конец 2013 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, 15 дюймов, начало 2013 г.) MacBook Pro (с дисплеем Retina, середина 2012 г.) MacBook Pro (15 дюймов, середина 2012 г.) MacBook Pro (15 дюймов, конец 2011 г.) MacBook Pro (15 дюймов, начало 2011 г.) MacBook Pro (15 дюймов, середина 2010 г.) MacBook Pro (15 дюймов, 2,53 ГГц, середина 2009 г.) MacBook Pro (15 дюймов, середина 2009 г.) MacBook Pro (17 дюймов, конец 2011 г.) MacBook Pro (17 дюймов, начало 2011 г.) MacBook Pro (17 дюймов, середина 2010 г.) MacBook Pro (17 дюймов, середина 2009 г.) MacBook Pro (17 дюймов, начало 2009 г.)	1000
MacBook Pro (15 дюймов, конец 2008 г.)	500
MacBook Pro (15 дюймов, начало 2008 г.) MacBook Pro (15 дюймов, 2,4/2,2 ГГц) MacBook Pro (15 дюймов, процессор Core 2 Duo) MacBook Pro (15 дюймов, глянцевый) MacBook Pro (15 дюймов) MacBook Pro (17 дюймов, конец 2008 г. ) MacBook Pro (17 дюймов, начало 2008 г.) MacBook Pro (17 дюймов, 2,4 ГГц) MacBook Pro (17 дюймов, процессор Core 2 Duo) MacBook Pro (17 дюймов)	300
MacBook Air
MacBook Air (M1, 2020 г.) MacBook Air (с дисплеем Retina, 13 дюймов, 2020 г.) MacBook Air (с дисплеем Retina, 13 дюймов, 2019 г.) MacBook Air (с дисплеем Retina, 13 дюймов, 2018 г.) MacBook Air (13 дюймов, 2017 г.) MacBook Air (11 дюймов, начало 2015 г.) MacBook Air (11 дюймов, начало 2014 г.) MacBook Air (11 дюймов, середина 2013 г.) MacBookAir (11 дюймов, середина 2012 г.) MacBook Air (11 дюймов, середина 2011 г.) MacBook Air (11 дюймов, конец 2010 г.) MacBook Air (13 дюймов, начало 2015 г.) MacBook Air (13 дюймов, начало 2014 г.) MacBook Air (13 дюймов, середина 2013 г.) MacBook Air (13 дюймов, середина 2012 г.) MacBook Air (13 дюймов, середина 2011 г.) MacBook Air (13 дюймов, конец 2010 г. )	1000
MacBook Air (середина 2009 г.)	500
MacBook Air (конец 2008 г.) MacBook Air	300

АКБ. Правила зимнего хранения и эксплуатации

08.08.2016

Зимой некоторые автомобили эксплуатируются нечасто. Нужно ли перед долгой стоянкой скидывать клеммы и отключать массу? И каковы правила хранения АКБ зимой, если машина совсем не используется?

Снимать клеммы и отключать массу необходимо. На это есть свои причины. Прежде всего, в любом случае существует утечка в виде работы бортовых систем, например часов, питание идет и на бортовой компьютер. Все это постепенно опустошает вашу аккумуляторную батарею. Стандартная утечка бортовой цепи автомобиля, допустимая заводом-изготовителем по нормам, составляет 30 миллиампер (0,03 А). На первый взгляд, кажется, что это совсем немного. Но это только так кажется. Попробуйте пересчитать, за какое время такая утечка опустошит ваш аккумулятор. Возьмем, к примеру, стандартную батарею емкостью 55 А/ч. Это означает, что 55 ампер он, выдаст за час. Или 5,5 ампер за 10 часов. Половину ампера он отдаст уже за сто часов. Следовательно, 50 миллиампер уйдут за тысячу часов. Тысячу часов делим на 24 часа, получается, что полностью батарея сядет за 41 день, это если АКБ была 100% заряжена, если нет то еще быстрее. Но эксплуатация при 100% разряде совершенно недопустимо. Если аккумулятор разрядится на 25 % — это уже плохо, а если сядет на 50% — он замерзнет уже при «-27» градусах по Цельсию. Так что за 20 дней при стандартной утечке ваш аккумулятор превратится в кусок льда при стоянке на улице зимой, а про пуск автомобиля мы тут вообще не говорим. Чтобы избежать такого развития событий, нужно просто снять клемму. Это самый простой способ предотвратить утечку энергии и разрядку батареи при длительном промежутке времени «не езды» на машине. Для современных машин это, конечно, не очень хорошо. Могут сброситься настройки бортового компьютера, заблокироваться аудиосистема, потеряться настройки электронного ключа. Но ведь такие машины и не рассчитаны на такую редкую эксплуатацию. Впрочем, и здесь есть выход — периодически подзаряжать аккумулятор или как компромисс хотя бы запускать иногда машину на короткий промежуток времени.

Как же правильно хранить АКБ, если машина зимой на приколе, обслуживать аккумулятор и эксплуатировать его.

1. Хранение аккумулятора

Залитые батареи рекомендуется хранить в сухом помещении с температурой не ниже −30? и не выше 0?. Батареи устанавливаются на хранение полностью заряженными. Допускается хранить батареи и при положительных температурах, однако темп саморазряда аккумуляторов при этом будет в несколько раз выше. Ежемесячно необходимо проверять плотность электролита или измерять напряжение на клеммах аккумулятора. Степень разряда аккумулятора можно проверить по таблице № 1. При снижении плотности электролита более чем на 0,03 г/см3, т.е. до уровня 1,24 г/см3 или напряжения ниже «12,45» Вольт батарею следует подзарядить.

Перед продолжительной стоянкой автомобиля необходимо отсоединить АКБ от бортовой сети, полностью ее зарядить и хранить в прохладном помещении. Моноблок во избежание саморазряда по поверхности должен быть чистым. Если батарея должна быть постоянно готова к установке на автомашину, то при снижении плотности до уровня 1,24 г/см3, батарею следует подзарядить. Если от батареи не требуется постоянной готовности, то рекомендуется ее подзаряжать при снижении плотности до уровня 1,22 г/см3.

Зимой следует иметь в виду, что электролит в сильно разряженных батареях может замерзнуть при наступлении морозов. Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности приведена в таблице № 2.

Не допускайте снижения плотности до критической, иначе при замерзании электролита возможно необратимое повреждение моноблока и пластин аккумулятора.

Таблица № 1. Степень разряженности аккумулятора.

Таблица № 2. Температура замерзания электролита в зависимости от его плотности.

Плотность Эл-та	1,0	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,27	1,30	1,35
t замерзания, ?	0	−3,. 3	−7,7	−15	−27	−52	−64	−70	−49

2. Контроль состояния батареи

Рекомендуется один раз в месяц проверять уровень электролита и при необходимости доливать только дистиллированную воду до нормального уровня. Пластины, не покрытые электролитом, высыхают и осыпаются, что приводит к преждевременному выходу АКБ из строя.

Запрещается доливать электролит или кислоту в АКБ.
Это можно делать только в том случае, если точно известно, что понижение уровня электролита произошло за счет его выплескивания.

Не используйте воду сомнительного происхождения.
Контролируйте степень заряженности аккумулятора по плотности электролита или по напряжению на клеммах ненагруженной батареи. Степень разряда батареи можно определить из Таблицы № 1, или посчитать по формуле:

U_нрц = 6*(0,84+Р), где
U_нрц (НРЦ) — напряжение разомкнутой цепи;
Р — Плотность электролита.

Следовательно, плотность можно посчитать соответственно по формуле: Р = U_нрц/ 6 — 0,84

100% заряженная батарея, т.е. с плотностью электролита 1,27 г/см³ будет иметь:
НРЦ = 6*(0,84+1,27) = 12,66 Вольта;
Р = 12,66 / 6 — 0,84 = 1,27 г/см³

Зная напряжение на клеммах аккумулятора, можно всегда посчитать плотность электролита в нем.

Категорически запрещается эксплуатировать батареи с уровнем заряда ниже 75% зимой и 50% летом.
Хранение и эксплуатация АКБ в разряженном состоянии приводит к необратимым процессам, при которых восстановление АКБ не возможно.

Низкая плотность электролита в АКБ говорит о её разряженности и для повышения плотности электролита необходимо заряжать АКБ, а не повышать её доливкой кислоты или электролита.
Просто долив кислоты или электролита, приведёт к изменению кислотного баланса и как следствие после полного заряда к превышению допустимого уровня плотности электролита. Превышение плотности электролита выше допустимой нормы приводит к разрушению пластин внутри АКБ.

3. Заряд аккумулятора

Заряд АКБ производится током равным 10% от её ёмкости (например при ёмкости 55 А/Ч ток зарядки не должен превышать 5,5 А). Нарушение данного требования приводит к разрушению пластин из-за перегрузок.

Старайтесь заряжать батарею малыми токами, при этом увеличивается степень и глубина заряда.

Окончанием процесса заряда аккумуляторов следует считать:

1. равномерное кипение электролита во всех банках;
2. равномерный нагрев корпуса батареи;
3. напряжение на клеммах аккумулятора достигло значения 16,4 вольта;
4. плотность электролита прекратила подниматься в батарее (если плотность растет, то это означает, что не все элементы еще прореагировали и батарея заряжается).

4. Контроль электрооборудования автомобиля

Необходимо качественно и регулярно проверять и обслуживать электрооборудование автомобиля. Отклонение параметров электрооборудования (генератора, стартера, различных реле) от установленных величин приводит к снижению надежности и к сокращению срока службы АКБ.

Нормы на параметры электрооборудования:

Пределы рабочего напряжения бортовой сети автомобиля не должны выходить за пределы 13,8-14,5 V, при различных режимах работы автомобиля.

Отклонение величины зарядного напряжения за пределы нормы на 0,3 — 0,5 V приводит к сокращению срока службы батареи в несколько раз.

Токи утечки не должны превышать 30 мА/ч (0,03 Ампера). Повышенный ток утечки уменьшает срок службы АКБ ввиду ускоренности циклов заряда-разряда батареи, и увеличивает вероятность глубокого разряда батареи.

Повышенное напряжение генератора приводит к осыпанию активной намазки пластин в батареях, что приводит к уменьшению емкости батареи и способствует замыканию пластин за счет осыпавшейся активной массы с положительных пластин.

Эксплуатация разряженной батареи приводит к осыпанию активной массы с отрицательных пластин. Признаком осыпания пластин является потемнение цвета электролита во всех банках (коричневый цвет — осыпание положительных пластин, серый цвет — осыпание отрицательных пластин).

Так же пониженное напряжение генератора (особенно зимой) не позволяет зарядить полноценно батарею, и происходит ее эксплуатация в полуразряженном состоянии. Это может привести к необратимой сульфатации пластин, что чревато уменьшением, как емкости батареи, так и величины стартового тока аккумулятора.

У недозаряженного аккумулятора плотность электролита понижена, что может привести к его замерзанию при сильных морозах и стоянке машины на улице (смотри таблицу № 2).

5. Эксплуатация аккумулятора

Пуск стартера производите короткими включениями, но не более чем на 10 сек. Перерыв между включениями летом не менее 15 сек., зимой не менее 1 мин. Избегайте включать стартер более 3-х раз подряд. Езда при помощи стартера не допускается.

Категорически запрещается «прикуривать» аккумулятор от нестандартных пускозарядных устройств во избежание взрыва моноблока, деформации пластин и внутренних тоководов, что приводит к осыпанию активной массы пластин и разрыву межэлектродных соединений.

При низких температурах происходит замедление всех химических процессов внутри АКБ, батарея переходит в «спящий режим» (электрические параметры АКБ при t ниже «-30» градусов по Цельсию понижаются в 2 раза.) Поэтому перед пуском двигателя на некоторое время необходимо включить электрические потребители (фары, габариты) для возобновления электрохимических процессов и только после этого делать попытки старта.

Для уменьшения рисков плохих пусков при эксплуатации автомобиля в зимнее время рекомендуется подбирать АКБ по ёмкости и стартовым характеристикам в соответствии с конкретной климатической зоной.

Зарядка и обслуживание | Главная

В аккумуляторах с открывающейся пробкой (крышкой) продолжительность зарядки зависит от достижения электролита во всех ячейках значения плотности 1.280 гр/см3 при 20 – 35 градусах. При достижении этого значения, заряд отключается. Подождав полчаса, довести уровень электролита до максимальной черты, удалив излишки, установить в машину. Аккумуляторы водяные находящиеся в ожидании в состоянии заряда или разряженные аккумуляторы поступившие от клиента заряжаются под напряжением и в течение сроков указанных в нижеприведенной таблице. Однако, использованные аккумуляторы могут не достичь необходимой плотности. Если в данных аккумуляторах исправленная плотность не изменилась в течение последних двух часов, значит заряд достаточный. В аккумуляторах полностью закрытого типа с неоткрывшимися пробками, заряд осуществляется согласно значениям напряжения.

• Убедитесь, что зарядное устройство отключено.
• Определить уровень заряда аккумулятора.
• Подключите зарядное устройство. Положительные головки к плюсу, минус к отрицательным головкам. Будьте осторожны, чтобы не перепутать полярность.
• Подключите зарядное устройство к собственности, согласно требуемым значениям тока и напряжения в соответствии с инструкциями по применению.
• После заряда перед отсоединением концов, в первую очередь отключите зарядное устройство.
• Для определения необходимости дополнительного заряда измерьте напряжение разомкнутой цепи и плотность.

Напряжение холостого хода = 11.70Вт -12.40 Вт

Напряжение холостого хода =< 11.70 Вт

Мощность аккумулятора (Ah) продолжительность заряда аккумулятора
•  Вы можете одновременно заряжать однотипные аккумуляторы в количестве более одного параллельно.
• Разряженные аккумуляторы замерзают при более низкой температуре (от -5 до -10 градусов)
• Не пытайтесь зарядить замерзший аккумулятор; перед зарядом необходимо подождать при комнатной температуре.
•  Чрезмерный заряд сокращает срок службы аккумулятора.

BU-501: Основы разрядки — Battery University

Назначение батареи — накапливать энергию и высвобождать ее в желаемое время. В этом разделе исследуется разряд при различных скоростях C и оценивается глубина разрядки, на которую батарея может безопасно перейти. В документе также наблюдаются различные сигнатуры разряда и исследуется срок службы батареи при различных схемах загрузки.

Электрохимическая батарея имеет преимущество перед другими устройствами накопления энергии в том, что энергия остается высокой в ​​течение большей части заряда, а затем быстро падает по мере истощения заряда.Суперконденсатор имеет линейный разряд, а сжатый воздух и маховик накопителя являются противоположностью батареи, поскольку вначале выдают самую высокую мощность. На рисунках 1, 2 и 3 показаны смоделированные разрядные характеристики накопленной энергии.

Большинство перезаряжаемых батарей могут быть кратковременно перезаряжены, но это должно быть непродолжительное время. Срок службы батареи напрямую зависит от уровня и продолжительности нагрузки, которая включает заряд, разряд и температуру.

Любители дистанционного управления (ПДУ) — это особая категория пользователей батарей, которые максимально увеличивают терпимость к «хрупким» высокопроизводительным батареям, разряжая их со скоростью 30 ° C, что в 30 раз превышает номинальную емкость. Столь же захватывающим может быть вертолет с дистанционным управлением, гоночный автомобиль или скоростной катер; срок службы пакетов будет коротким. Баффы RC хорошо осведомлены о компромиссе и готовы как заплатить цену, так и столкнуться с дополнительными рисками безопасности.

Чтобы получить максимальную энергию на единицу веса, производители дронов обращаются к элементам с высокой емкостью и выбирают Energy Cell.Это контрастирует с отраслями, требующими больших нагрузок и длительного срока службы. Эти приложения относятся к более надежным элементам Power Cell с меньшей емкостью.

Свинцово-кислотные разряды до 1,75 В / элемент; система на основе никеля до 1,0 В / элемент; и большинство литий-ионных до 3,0 В / элемент. На этом уровне расходуется примерно 95 процентов энергии, и если бы разряд продолжался, напряжение быстро упало бы. Чтобы защитить аккумулятор от чрезмерной разрядки, большинство устройств не допускают работу сверх указанного напряжения в конце разряда.

При снятии нагрузки после разряда напряжение исправного аккумулятора постепенно восстанавливается и повышается до номинального напряжения. Различия в сродстве металлов в электродах создают этот потенциал напряжения, даже когда батарея разряжена. Паразитная нагрузка или высокий саморазряд препятствуют восстановлению напряжения.

Высокий ток нагрузки, как в случае сверления бетона с помощью электроинструмента, снижает напряжение батареи, и порог напряжения конца разряда часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить преждевременное отключение.Напряжение отключения также следует снижать при разрядке при очень низких температурах, так как напряжение аккумулятора падает, а внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается. В таблице 4 показаны типичные значения напряжения в конце разряда для батарей различного химического состава.

Чрезмерная зарядка свинцово-кислотного аккумулятора может привести к образованию сероводорода, бесцветного, ядовитого и легковоспламеняющегося газа, который пахнет тухлыми яйцами. Сероводород также возникает при разложении органических веществ в болотах и ​​сточных коллекторах и присутствует в вулканических газах и природном газе. Газ тяжелее воздуха и скапливается на дне плохо вентилируемых помещений. Сначала сильное обоняние со временем притупляется, и жертвы не замечают наличия газа. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем при использовании батарей)

Цикл разряд / заряд обычно понимается как полная разрядка заряженной батареи с последующей подзарядкой, но это не всегда так.Батареи редко полностью разряжаются, и производители часто используют 80-процентную формулу глубины разряда (DoD) для оценки батареи. Это означает, что доставляется только 80 процентов доступной энергии, а 20 процентов остается в резерве. Перезагрузка аккумулятора при неполной разрядке увеличивает срок службы, и производители утверждают, что это ближе к полевому представлению, чем к полному циклу, потому что аккумуляторы обычно перезаряжаются с оставшейся некоторой запасной емкостью.

Не существует стандартного определения того, что представляет собой цикл разряда.Некоторые счетчики циклов добавляют полный счет, когда батарея заряжена. Интеллектуальной батарее может потребоваться 15-процентная разрядка после зарядки, чтобы соответствовать требованиям цикла разрядки; что-либо меньшее не считается циклом. Батарея в спутнике имеет типичную DoD 30-40 процентов до того, как батареи будут заряжены в течение спутникового дня. Новый аккумулятор электромобиля может заряжаться только до 80 процентов и разряжаться до 30 процентов. Эта полоса пропускания постепенно расширяется по мере того, как батарея разряжается, чтобы обеспечить одинаковое расстояние вождения. Избегание полной зарядки и разрядки снижает нагрузку на аккумулятор.(См. Также BU-1003: Электромобиль)

Гибридный автомобиль использует только часть емкости во время разгона перед подзарядкой аккумулятора. Запуск двигателя транспортного средства потребляет менее 5 процентов энергии от стартерной батареи, и это также называется циклом в автомобильной промышленности. Ссылка на счетчик циклов должна быть сделана в контексте соответствующей обязанности.

Ссылка на цикл разряда или количество циклов не одинаково хорошо относится ко всем приложениям батарей. Одним из примеров, когда подсчет циклов разряда не отражает точно состояние жизни, является запоминающее устройство (ESS).Эти батареи дополняют возобновляемые источники энергии от ветровой и фотоэлектрической энергии, доставляя кратковременную энергию, когда это необходимо, и накапливая, если ее избыток. Время между зарядкой и разрядкой может быть в миллисекундах; типичный уровень заряда аккумулятора составляет 40–60%. Вместо подсчета циклов можно использовать подсчет кулонов как средство измерения износа.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery University основан на совершенно необходимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Batteries for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Battery Discharge — обзор

Основы первичных щелочных сверхжелезных батарей

Батареи с цинковым анодом и катодом из диоксида марганца (MnO ₂ ) оставались доминирующим выбором в качестве первичных (одноразрядных) батарей на мировом рынке для более полувека благодаря своим характеристикам и невысокой стоимости. Накопительная емкость водной батареи MnO ₂ / Zn ограничена удельной емкостью заряда ее катодного накопительного материала, который может удерживать максимум 308 мАч г ^-1 на основе одного электрона. окисление MnO ₂ , которое является низким по сравнению с окислением его анодного накапливающего материала Zn, который может удерживать до 820 мАч г ^-1 на основе 2e ^— (двухэлектронного) окисления цинка.

В 1999 году был введен класс батарей, именуемых сверхжелезными батареями, в которых использовался катод, использующий обычный материал (железо) в необычном +6 или «сверхокисленном» состоянии валентности. Катод основан на большом количестве исходных материалов и может разряжаться в батарее с обычными цинковыми или металлогидридными анодами или недавно с новым боридным анодом. Замена катодов MnO ₂ в обычных первичных элементах на более мощный катод, такой как катод из сверхжелезного железа, использующий соединения Fe (VI), может существенно увеличить емкость накопления энергии в этих элементах.Например, при использовании того же цинкового анода и электролита катодные батареи с Fe (VI) показали на 50% большую энергоемкость, чем обычные щелочные батареи при низких скоростях разряда, и в несколько раз более высокую энергоемкость при высоких скоростях разряда.

Использование солей Fe (VI) в качестве материалов для хранения щелочного катодного заряда основано на энергичном и высокомощном восстановлении 3e ^— Fe (VI) до оксида или гидроксида железа. Аналогично щелочному продукту окисления цинка, цинкатный продукт которого изменяется в зависимости от разряда и состава электролита, степень гидратации и любого связанного катиона трехвалентного продукта Fe (VI) будет зависеть от степени восстановления и состав гидроксидного электролита.Катодное накопление заряда 3e ^— Fe (VI) представлено в уравнениях [I] или [II] через восстановление щелочных частиц Fe (VI), FeO ₄ ^2- соответственно до гидроксида железа. или безводный оксидный продукт:

[II] FeO42− + 52h3O + 3e− → 12Fe2O3 + 5OH−

Электрохимический потенциал уравнений [I] и [II] зависит от концентрации и со-катиона:

[III] E = 0,5-0,65 В по сравнению со стандартным водородным электродом

В соответствии с уравнениями [I] и [II], теоретическая зарядовая емкость 3e ^— солей Fe (VI) определяется как 3 F × MW ⁻¹ , исходя из молекулярной массы соли, MW (г моль ^-1 ) и константы Фарадея ( F = 96 485 Кл моль ^-1 = 26 801 мА ч моль ^-1 ).Теоретическая удельная емкость различных солей щелочных металлов Fe (VI) составляет 60 мАч г ^-1 (Li ₂ FeO ₄ ), 485 мАч г ^-1 (Na ₂ FeO ₄ ), 406 мАч г ^-1 (K ₂ FeO ₄ ), 276 мАч г ^-1 (Rb ₂ FeO ₄ ) и 209 мАч г ^{— 1} (Cs ₂ FeO ₄ ). Емкости различных солей щелочноземельных Fe (VI) составляют 503 мАч г ^-1 (CaFeO ₄ ), 388 мАч г ^-1 (SrFeO ₄ ) и 388 мАч г ^-1 (BaFeO ₄ ).Из них калиевая соль сохраняет превосходную стабильность в твердом состоянии, легко получается высокой чистоты и демонстрирует низкую растворимость (<2 ммоль л ^-1 ) в насыщенном растворе КОН, в то время как соли лития и кальция обладают высокой растворимостью и низкой стабильностью. .

Первичная щелочная сверхжелезная батарея содержит катод Fe (VI) и может использовать цинковый анод и щелочной электролит от обычных щелочных батарей. В цинковой щелочной батарее цинковый анод генерирует распределение оксида цинка и продуктов цинката, и точно так же конечный продукт Fe (VI) будет зависеть от глубины разряда (DoD).Общий разряд щелочных электролитических ячеек, использующих анод из Zn и катоды из Fe (VI), выражается как

[IV] MFeO4 + 32Zn → 12Fe2O3 + 12ZnO + MZnO2, M = Li2, Na2, K2, Ru2, Cs2, Sr, Ba.

Щелочные сверхжелезные батареи легко изучаются либо в виде «плоских элементов», либо в обычных цилиндрических элементах, таких как «элемент AAA», с катодным композитом, образованным путем смешивания определенной массы соли Fe (VI) с указан массовый процент различного углерода (технического углерода или графита) в качестве проводящей матрицы или других добавок.

Как показано на рисунке 1, железные плоские элементы с цинковым анодом были изготовлены с использованием батарейного элемента типа «таблетка». Ячейки были открыты, анод и сепаратор оставлены, а катод из MnO ₂ заменен катодом из Fe (VI) большой емкости в ячейке. В качестве альтернативы, в экспериментах AAA с супер-железом компоненты были удалены из стандартных промышленных щелочных ячеек (цилиндрическая конфигурация ячейки с диаметром 10,1 мм и высотой корпуса катодного токосъемника 42 мм), а внешний катод MnO ₂ был заменен смесью прессованную смесь Fe (VI) с последующим повторным вводом сепаратора, Zn-анодной смеси, прокладки и анодного коллектора и повторной герметизацией ячейки.

Рис. 1. Получение сверхжелезного щелочного монетного элемента с цинковым анодом путем замены обычного катода (MnO ₂ ).

Элементы разряжали постоянным током, постоянной нагрузкой или постоянной мощностью, и измеряли изменение во времени потенциала разряда элемента. Суммарный разряд в ампер-часах или ватт-часах определялся путем последующего интегрирования разрядного тока. Фарадеевская эффективность 3e ^— Fe (VI) определяется путем сравнения измеренных совокупных ампер-часов разряда с теоретической зарядной емкостью катода.

Высокочистый K ₂ FeO ₄ и BaFeO ₄ легко синтезируются. В сочетании с обычным Zn-анодом в электролите KOH потенциал холостого хода щелочной сверхжелезной батареи BaFeO ₄ составляет приблизительно 1,85 В и на 0,1 В выше потенциала 1,75 В щелочной батареи K ₂ FeO ₄ аккумулятор. На основе потенциала холостого хода и массы реагентов в уравнении [III] батареи K ₂ FeO ₄ / Zn и BaFeO ₄ / Zn имеют максимальную энергоемкость соответственно 475 и 419 Вт · ч · кг. ⁻¹ , оба выше теоретического значения 323 Вт · ч кг ⁻¹ для повсеместного 1.55 В, щелочная батарея MnO ₂ / Zn.

Измеренные энергетические емкости K ₂ FeO ₄ , BaFeO ₄ и обычного катода MnO ₂ , щелочные первичные батареи с Zn анодом сравниваются на рис. 2. Практическая энергоемкость меньше теоретической. емкость и даже ниже при более высоких скоростях разряда. Например, в соответствии с рисунком 2, наблюдаемая экспериментальная энергоемкость стандартной щелочной батареи MnO ₂ / Zn составляет ∼150 Вт · ч кг ⁻¹ , что при высокой скорости (меньшее омическая нагрузка) условия.

Рисунок 2. Удельная энергоемкость K ₂ FeO ₄ , BaFeO ₄ и обычных катодных щелочных первичных батарей MnO ₂ с Zn анодом.

Как в области с низким ( Дж, = ∼0,25 мА см ⁻² ), так и с высоким разрядом ( Дж = ∼3 мА см ⁻² ), K ₂ FeO ₄ Ячейка генерирует значительно более высокую емкость, чем ячейка MnO ₂ . Из трех исследованных элементов катодный элемент BaFeO ₄ демонстрирует наивысшую кулоновскую эффективность при высоких скоростях разряда ( Дж > 10 мА см ⁻² ).Несмотря на более низкую собственную зарядовую емкость BaFeO ₄ по сравнению с K ₂ FeO ₄ , лучший перенос заряда BaFeO ₄ приводит к наблюдаемой более высокой энергоемкости. Преимущество легкого переноса заряда проводящей соли BaFeO ₄ очевидно в цилиндрической конфигурации ячейки (рис. 3). Разряженный до 1 В при высокой постоянной мощности 0,7 Вт, элемент BaFeO ₄ обеспечивает на 200% большую энергию по сравнению с усовершенствованным щелочным цилиндрическим элементом MnO ₂ .

Рис. 3. Разряд BaFeO ₄ по сравнению со стандартным или мощным щелочным MnO ₂ в конфигурации цилиндрических элементов AAA. Основная часть: потенциал ячейки, измеренный во время разряда постоянной мощности. Вставка: измеренная энергоемкость (ватт-час) по сравнению с мощностью (ватт) для элементов BaFeO ₄ , высокой мощности или стандартных щелочных элементов MnO ₂ .

Первичная щелочная батарея с еще большей емкостью образуется, когда не только катод MnO ₂ заменяется катодом из Fe (VI), но и анод из цинка заменяется боридным анодом с более высокой удельной емкостью, таким как борид ванадия, с собственными 11 электронами на VB ₂ удельная емкость 4260 мА г ⁻¹ :

[В] VB2 + 20OH− → VO43− + 2BO33− + 10h3O + 11e−

Борид супер-железа разряд соответствует

[VI] VB2 + 113FeO42− + 56h3O → 116Fe2O3 + VO43− + 13BO33−

Поперечное сечение первичной щелочной батареи из супер-борида железа показано в левой части рисунка 4.И катод из сверхжелезного железа, и боридный анод стабилизированы покрытием из диоксида циркония. Детали покрытия представлены в следующем разделе. Изображение разряда супер-боридной батареи железа представлено в правой части рисунка 4, а типичные разряды представлены на рисунке 5.

Рисунок 4. Щелочной элемент с супер-боридом железа содержит Fe (VI). катод и боридный (например, VB ₂ ) анод.

Рис. 5. Кривые разряда щелочной батареи из суперборида железа (с анодом TiB ₂ или VB ₂ ) по сравнению с кривой разряда обычной щелочной батареи (диоксид марганца / цинк).Удержание заряда (стабильность) ячеек сравнивают при их свежевыпуске или после 1 недели хранения при 22 ° C, с или без покрытия из 1% диоксида циркония, нанесенного на соли Fe (VI) или боридов.

Рабочие характеристики аккумулятора — Как определить и протестировать аккумулятор

Технические характеристики, стандарты и реклама

Батареи могут рекламироваться как Long Life, High Capacity, High Energy, Deep Cycle, Heavy Duty, Fast Charge, Quick Charge, Ultra и другие, плохо определенные параметры, и существует несколько отраслевых или юридических стандартов, точно определяющих каждый из этих терминов. средства.Рекламные слова могут означать все, что хочет продавец. Помимо базовой конструкции батареи, производительность фактически зависит от того, как используются батареи, а также от условий окружающей среды, в которых они используются, но эти условия редко, если вообще когда-либо, указываются в рекламе для массового рынка. Для потребителя это может сбивать с толку или вводить в заблуждение. Однако сама аккумуляторная промышленность не использует такие расплывчатые термины для определения характеристик батареи, а спецификации обычно включают заявление, определяющее или ограничивающее условия эксплуатации или окружающей среды, в которых может быть достигнута заявленная производительность.

В следующем разделе описаны основные параметры, используемые для характеристики элементов или батарей, и показано, как эти параметры могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации.

Кривые нагнетания

Энергетические элементы были разработаны для широкого спектра применений с использованием множества различных технологий, что привело к широкому диапазону доступных рабочих характеристик.На графиках ниже показаны некоторые из основных факторов, которые разработчик приложений должен учитывать при выборе батареи для соответствия требованиям к производительности конечного продукта.

Клеточная химия

Номинальное напряжение гальванического элемента фиксируется электрохимическими характеристиками активных химикатов, используемых в элементе, так называемым химическим составом элемента. Фактическое напряжение, возникающее на выводах в любой конкретный момент времени, как и в любой ячейке, зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса ячейки, и это зависит от температуры, состояния заряда и возраста элемента.

На приведенном ниже графике показаны типичные кривые разряда-разряда для элементов с различным химическим составом элементов при разряде со скоростью 0,2 ° C. Обратите внимание, что химический состав каждой ячейки имеет свое собственное номинальное номинальное напряжение и кривую разряда. Некоторые химические вещества, такие как литий-ионный, имеют довольно плоскую кривую разряда, в то время как другие, такие как свинцово-кислотная, имеют ярко выраженный наклон.

Мощность, отдаваемая элементами с наклонной кривой разряда, постепенно падает на протяжении всего цикла разряда.Это может вызвать проблемы для приложений с большой мощностью ближе к концу цикла. Для приложений с низким энергопотреблением, которым требуется стабильное напряжение питания, может потребоваться установка регулятора напряжения, если наклон слишком крутой. Обычно это не вариант для приложений с большой мощностью, поскольку потери в регуляторе могут лишить аккумулятор еще большей мощности.

Плоская кривая разряда упрощает конструкцию приложения, в котором используется батарея, поскольку напряжение питания остается достаточно постоянным на протяжении всего цикла разряда.Наклонная кривая облегчает оценку состояния заряда батареи, поскольку напряжение элемента может использоваться как мера оставшегося заряда в элементе. Современные литий-ионные элементы имеют очень плоскую кривую разряда, поэтому для определения состояния заряда

По оси X показаны характеристики ячейки, нормализованные в процентах от емкости ячейки, так что форма графика может быть показана независимо от фактической емкости ячейки.Если бы ось X была основана на времени разряда, длина каждой кривой разряда была бы пропорциональна номинальной емкости элемента.

Температурные характеристики

Характеристики ячеек могут резко меняться в зависимости от температуры. В нижнем пределе, в батареях с водными электролитами, сам электролит может замерзнуть, задав нижний предел рабочей температуры. При низких температурах литиевые батареи страдают от литиевого покрытия анода, что приводит к необратимому снижению емкости.В крайнем случае активные химические вещества могут выйти из строя и разрушить аккумулятор. Между этими пределами характеристики элемента обычно улучшаются с повышением температуры. См. Также «Управление температурным режимом» и «Срок службы батареи» для получения более подробной информации.

На приведенном выше графике показано, как характеристики ионно-литиевых батарей ухудшаются при снижении рабочей температуры.

Вероятно, более важным является то, что как для высоких, так и для низких температур, чем дальше рабочая температура от комнатной, тем больше сокращается срок службы.См. Неисправности литиевых батарей.

Характеристики саморазряда

Скорость саморазряда — это мера того, как быстро элемент теряет свою энергию, находясь на полке, из-за нежелательных химических воздействий внутри элемента. Скорость зависит от химического состава клеток и температуры.

Клеточная химия

Ниже показан типичный срок хранения некоторых первичных ячеек:

• Цинк Углерод (Leclanché) от 2 до 3 лет
• Щелочная 5 лет
• Литий 10 лет и старше

Типичные показатели саморазряда для обычных перезаряжаемых элементов следующие:

• Свинцово-кислотный от 4% до 6% в месяц
• Никель-кадмий от 15% до 20% в месяц
• Никель-металлогидрид 30% в месяц
• Литий от 2% до 3% в месяц

Температурные эффекты

Скорость нежелательных химических реакций, которые вызывают внутреннюю утечку тока между положительным и отрицательным электродами элемента, как и все химические реакции, увеличивается с температурой, что увеличивает скорость саморазряда батареи.См. Также Срок службы батареи. На приведенном ниже графике показана типичная скорость саморазряда литий-ионной батареи.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление ячейки определяет ее пропускную способность по току. Низкое внутреннее сопротивление допускает большие токи.

Схема эквивалента батареи

На схеме справа показана эквивалентная схема для энергетической ячейки.

• Rm — сопротивление металлического пути через ячейку, включая клеммы, электроды и межсоединения.
• Ra — сопротивление электрохимического тракта, включая электролит и сепаратор.
• Cb — емкость параллельных пластин, которые образуют электроды ячейки.
• Ri — нелинейное контактное сопротивление между пластиной или электродом и электролитом.

Типичное внутреннее сопротивление порядка миллиомов.

Влияние внутреннего импеданса

Когда через элемент протекает ток, на внутреннем сопротивлении элемента возникает ИК-падение напряжения, которое снижает напряжение на выводах элемента во время разряда и увеличивает напряжение, необходимое для зарядки элемента, таким образом уменьшая его эффективную емкость, а также уменьшая его заряд. / эффективность разряда.Более высокие скорости разряда приводят к более высоким внутренним падениям напряжения, что объясняет более низкие кривые разряда напряжения при высоких скоростях C. См. «Скорость разряда» ниже.

На внутренний импеданс влияют физические характеристики электролита: чем меньше размер гранул материала электролита, тем ниже полное сопротивление. Размер зерна контролируется производителем ячейки в процессе измельчения.

Спиральная конструкция электродов часто используется для увеличения площади поверхности и, таким образом, уменьшения внутреннего импеданса.Это снижает тепловыделение и обеспечивает более быструю зарядку и разрядку.

Внутреннее сопротивление гальванического элемента зависит от температуры и уменьшается с повышением температуры из-за увеличения подвижности электронов. График ниже является типичным примером.

Таким образом, элемент может быть очень неэффективным при низких температурах, но эффективность повышается при более высоких температурах из-за более низкого внутреннего импеданса, но также и из-за повышенной скорости химических реакций.Однако более низкое внутреннее сопротивление, к сожалению, также приводит к увеличению скорости саморазряда. Кроме того, срок службы ухудшается при высоких температурах. Для поддержания ячейки в ограниченном температурном диапазоне для достижения оптимальных характеристик в приложениях с большой мощностью может потребоваться какая-либо форма нагрева и охлаждения.

Внутреннее сопротивление большинства химических элементов ячеек также имеет тенденцию значительно увеличиваться к концу цикла разряда, поскольку активные химические вещества переводятся в свое разряженное состояние и, следовательно, эффективно израсходуются.Это в основном отвечает за быстрое падение напряжения на элементе в конце цикла разряда.

Кроме того, эффект джоулева нагрева I ² R, потери во внутреннем сопротивлении элемента вызывают повышение температуры элемента.

Падение напряжения и потери I ² R могут быть незначительными для элемента емкостью 1000 мАч, питающего мобильный телефон, но для 100-элементного автомобильного аккумулятора на 200 Ач они могут быть значительными.Типичное внутреннее сопротивление литиевой батареи мобильного телефона емкостью 1000 мА составляет от 100 до 200 мОм и около 1 мОм для литиевой батареи емкостью 200 Ач, используемой в автомобильной батарее. См. Пример.

При работе со скоростью C падение напряжения на элемент будет около 0,2 В в обоих случаях (немного меньше для мобильного телефона). Потери I ² R в мобильном телефоне будут составлять от 0,1 до 0,2 Вт. Однако в автомобильной батарее падение напряжения на всей батарее будет 20 В, а потери мощности, рассеиваемой в виде тепла внутри батареи, будут составлять 40 Вт на элемент или 4 кВт для всей батареи.Это в дополнение к теплу, выделяемому в результате электрохимических реакций в ячейках.

По мере старения элемента сопротивление электролита имеет тенденцию к увеличению. Старение также вызывает ухудшение поверхности электродов и увеличение контактного сопротивления, и в то же время эффективная площадь пластин уменьшается, уменьшая их емкость. Все эти эффекты увеличивают внутренний импеданс клетки, что отрицательно сказывается на ее работоспособности.Сравнение фактического импеданса ячейки с ее импедансом, когда она была новой, может быть использовано для измерения или представления возраста ячейки или ее эффективной емкости. Такие измерения намного удобнее, чем фактическая разрядка элемента, и их можно проводить без разрушения тестируемого элемента. См. «Испытания импеданса и проводимости»

Внутреннее сопротивление также влияет на эффективную емкость ячейки.Чем выше внутреннее сопротивление, тем выше потери при зарядке и разрядке, особенно при более высоких токах. Это означает, что при высоких скоростях разряда доступная емкость ячейки ниже. И наоборот, если он разряжается в течение длительного периода, емкость в ампер-часах выше. Это важно, потому что некоторые производители указывают емкость своих батарей при очень низкой скорости разряда, что заставляет их выглядеть намного лучше, чем они есть на самом деле.

Скорость разряда

Приведенные ниже кривые разряда литий-ионного элемента показывают, что эффективная емкость элемента уменьшается, если элемент разряжается с очень высокой скоростью (или, наоборот, увеличивается с низкой скоростью разряда).Это называется смещением емкости, и этот эффект характерен для большинства химических составов ячеек.

Нагрузка аккумулятора

Время разряда батареи зависит от нагрузки, которую она должна обеспечивать.

Если разрядка происходит в течение длительного периода в несколько часов, как в некоторых высокопроизводительных приложениях, таких как электромобили, эффективная емкость аккумулятора может быть вдвое больше указанной емкости при коэффициенте C.Это может быть наиболее важным при выборе дорогой батареи для использования с высокой мощностью. Емкость маломощных аккумуляторов бытовой электроники обычно указывается для разряда со скоростью C, тогда как SAE использует разряд в течение 20 часов (0,05 ° C) в качестве стандартного условия для измерения емкости автомобильных аккумуляторов в ам-часах. График ниже показывает, что эффективная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов с глубокой разрядкой почти удваивается, поскольку скорость разряда снижается с 1,0 ° C до 0.05C. При времени разряда менее одного часа (высокие значения C) эффективная емкость резко падает.

Эффективность зарядки также зависит от скорости зарядки. Объяснение причин этого приведено в разделе «Время зарядки».

Из этого графика можно сделать два вывода:

• Следует проявлять осторожность при сравнении характеристик емкости аккумуляторов, чтобы обеспечить сопоставимые скорости разряда.
• В автомобильном применении, если высокие значения тока используются регулярно для резкого ускорения или для подъема на холм, дальность действия транспортного средства будет уменьшена.

Рабочий цикл

Рабочие циклы различаются для каждого приложения. Приложения EV и HEV накладывают особые переменные нагрузки на аккумулятор. См. Пример нагрузочного тестирования. Стационарные батареи, используемые в распределенных сетевых накопителях энергии, могут иметь очень большие изменения SOC и много циклов в день.

Важно знать, сколько энергии используется за цикл, и рассчитывать на максимальную пропускную способность и передачу энергии, а не на среднее значение.

Примечания: Для информации

• Типичный небольшой электромобиль будет потреблять от 150 до 250 Втч энергии на милю при нормальном вождении. Таким образом, для диапазона 100 миль при 200 Вт-час на милю потребуется аккумулятор емкостью 20 кВт-ч.
• В гибридном электромобиле используются батареи меньшего размера, но они могут потребоваться для работы при очень высокой скорости разряда до 40 ° C. Если в автомобиле используется рекуперативное торможение, аккумулятор также должен выдерживать очень высокую скорость зарядки, чтобы быть эффективным. См. В разделе о конденсаторах пример того, как это требование может быть выполнено.

Уравнение Пойкерта

Уравнение Пойкерта — удобный способ характеристики поведения ячейки и количественной оценки смещения емкости в математических терминах.

Это эмпирическая формула, которая приблизительно определяет, как доступная емкость батареи изменяется в зависимости от скорости разряда. C = I ⁿ T, где «C» — теоретическая емкость аккумулятора, выраженная в ампер-часах, «I» — ток, «T» — время, а «n» — число Пейкерта, константа для данного аккумулятор. Уравнение показывает, что при более высоких токах в батарее меньше доступной энергии. Число Пейкерта напрямую связано с внутренним сопротивлением батареи.Более высокие токи означают больше потерь и меньшую доступную мощность.

Значение числа Пойкерта показывает, насколько хорошо батарея работает при длительных сильных токах. Значение, близкое к 1, указывает на то, что аккумулятор работает нормально; чем выше число, тем больше емкость теряется при разряде аккумулятора при больших токах. Число Пейкерта батареи определяется эмпирически. Для свинцово-кислотных аккумуляторов это число обычно составляет от 1,3 до 1,4

График выше показывает, что эффективная емкость аккумулятора снижается при очень высокой скорости непрерывной разрядки.Однако при периодическом использовании батарея успевает восстановиться в периоды покоя, когда температура также возвращается к уровню окружающей среды. Из-за этой возможности восстановления емкость меньше уменьшается, а эффективность работы выше, если аккумулятор используется с перерывами, как показано пунктирной линией.

Это обратное поведение двигателя внутреннего сгорания, который наиболее эффективно работает при постоянных постоянных нагрузках.В этом отношении электроэнергия — лучшее решение для средств доставки, которые подвержены постоянным перебоям.

Участки Рагон

График Рагона полезен для характеристики компромисса между эффективной мощностью и управляемой мощностью. Обратите внимание, что графики Рагона обычно основаны на логарифмических шкалах.

График ниже показывает превосходную гравиметрическую плотность энергии литий-ионных элементов.Также обратите внимание, что литий-ионные элементы с анодами из титаната лития (Altairnano) обеспечивают очень высокую плотность мощности, но пониженную плотность энергии.

Энергия и плотность мощности — участок Рагона

Источник Альтаирнано

График Ragone ниже сравнивает производительность ряда электрохимических устройств.Он показывает, что ультраконденсаторы (суперконденсаторы) могут обеспечивать очень высокую мощность, но емкость хранения очень ограничена. С другой стороны, топливные элементы могут хранить большое количество энергии, но имеют относительно низкую выходную мощность.

Рагон Участок электрохимических устройств

Наклонные линии на графиках Ragone показывают относительное время, необходимое для того, чтобы зарядить устройство или выйти из него.С одной стороны, мощность может накачиваться или извлекаться из конденсаторов за микросекунды. Это делает их идеальными для сбора энергии рекуперативного торможения в электромобилях. С другой стороны, топливные элементы имеют очень плохие динамические характеристики, требуя часов для выработки и передачи энергии. Это ограничивает их применение в электромобилях, где они часто используются вместе с батареями или конденсаторами для решения этой проблемы. Литиевые батареи находятся где-то посередине и обеспечивают разумный компромисс между ними.

См. Также Сравнение альтернативных хранилищ энергии.

Импульсная характеристика

Способность передавать сильноточные импульсы является требованием многих батарей. Пропускная способность ячейки по току зависит от эффективной площади поверхности электродов. (См. Компромисс между энергией и мощностью). Однако ограничение по току устанавливается скоростью, с которой происходят химические реакции в ячейке.Химическая реакция или «перенос заряда» происходит на поверхности электродов, и начальная скорость может быть довольно высокой, так как химические вещества, расположенные рядом с электродами, преобразуются. Однако, как только это произошло, скорость реакции ограничивается скоростью, с которой активные химические вещества на поверхности электрода могут пополняться путем диффузии через электролит в процессе, известном как «массоперенос». Тот же принцип применяется к процессу зарядки и более подробно описан в разделе «Время зарядки».Следовательно, импульсный ток может быть значительно выше, чем частота C, которая характеризует характеристики непрерывного тока.

Срок службы

Это один из ключевых параметров производительности ячейки, который показывает ожидаемый срок службы ячейки.

Жизненный цикл определяется как количество циклов, которое может выполнить элемент, прежде чем его емкость упадет до 80% от первоначальной указанной емкости.

Каждый цикл заряда-разряда и связанный с ним цикл превращения активных химикатов, который он вызывает, сопровождается медленным ухудшением химикатов в элементе, что будет почти незаметно для пользователя. Это ухудшение может быть результатом неизбежных нежелательных химических воздействий в ячейке или роста кристаллов или дендритов, изменяющих морфологию частиц, составляющих электроды. Оба эти события могут иметь эффект уменьшения объема активных химических веществ в элементе и, следовательно, его емкости, или увеличения внутреннего импеданса элемента.

Обратите внимание, что элемент не умирает внезапно в конце указанного жизненного цикла, а продолжает свое медленное разрушение, так что он продолжает нормально функционировать, за исключением того, что его емкость будет значительно меньше, чем когда она была новой.

Срок службы в цикле, как он определен, является полезным способом сравнения батарей в контролируемых условиях, однако он может не дать наилучшего показателя срока службы батарей в реальных условиях эксплуатации.Элементы редко эксплуатируются в последовательных полных циклах заряда-разряда, они с большей вероятностью будут подвергаться частичным разрядам различной глубины перед полной перезарядкой. Поскольку в частичных разрядах задействовано меньшее количество энергии, аккумулятор может выдерживать гораздо большее количество неглубоких циклов. Такие циклы использования типичны для гибридных электромобилей с рекуперативным торможением. Посмотрите, как продолжительность цикла зависит от глубины разряда (DOD) в разделе «Срок службы батареи».

Срок службы также зависит от температуры, как от температуры эксплуатации, так и от температуры хранения.Более подробную информацию см. В разделе «Неисправности литиевых батарей».

Общая пропускная способность энергии

Более репрезентативный показатель срока службы батареи — Lifetime Energy Throughput . Это общее количество энергии в ватт-часах, которое может быть вложено в аккумулятор и снято с него в течение всех циклов в течение срока его службы, прежде чем его емкость снизится до 80% от первоначальной емкости нового аккумулятора.Это зависит от химического состава клетки и условий эксплуатации. К сожалению, эта мера еще не используется производителями элементов питания и еще не принята в качестве отраслевого стандарта для аккумуляторов. Пока он не войдет в широкое использование, его нельзя будет использовать для сравнения производительности элементов от разных производителей таким образом, но, если он доступен, по крайней мере, он предоставляет более полезное руководство для инженеров по применению для оценки срока службы используемых батарей. в своих проектах.

См. Также Состояние работоспособности (SOH) и Расчетный срок службы батареи

Глубокий разряд

Срок службы в цикле уменьшается с увеличением глубины разряда (DOD) (см. Срок службы батареи), и многие химические составы элементов не допускают глубокую разрядку, и элементы могут быть необратимо повреждены при полной разрядке.Специальные конструкции ячеек и химические смеси необходимы, чтобы максимально увеличить потенциальную мощность разряда батарей глубокого разряда.

Зарядные характеристики

Кривые зарядки и рекомендуемые методы зарядки включены в отдельный раздел зарядки

Любопытный случай 50% глубины разряда для свинцово-кислотных аккумуляторов

«Свинцово-кислотные аккумуляторы следует разряжать только на 50%, чтобы продлить срок их службы» — часто употребляемая фраза.Это означает, что мы должны циклически переключать их в диапазоне от 100% до 50%, как показано ниже в параметре Типичное окно состояния заряда . Отсюда следует, что полезная емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет всего 50% от номинальной емкости. Так что, если у вас батарея на 100 Ач, вы можете использовать только 50 Ач. В этом блоге я объясню, почему это так.

Тем не менее, они могут быть разряжены до 80%, как показано в таблице ниже:

На приведенной выше диаграмме показана производительность батареи AGM в умеренном климате (средняя температура 25 ° C), где, если DoD составляет 80%, батарея обеспечит всего 500 циклов или около 1.5 лет жизни (при ежедневном цикле), тогда как при 50% вы можете получить 1000 циклов или ~ 3 года жизни.

Эта зона цикла также проиллюстрирована в приведенной ниже таблице:

Желтая область выше 50% не сильно повреждает ваши батареи, но постоянное переключение на этот уровень сокращает срок их службы. Ясно, что красной области выше 80% следует избегать, если это не является абсолютно необходимым, например, в случае крайней необходимости. Таким образом, 50% представляет собой хороший баланс между мощностью и сроком службы, также принимая во внимание стоимость замены.

Так почему мы не должны сбрасывать более 50% свинцовых кислот? Это потому, что если DoD больше 50%, это сократит срок службы батареи. Как почему?

Внутреннее сопротивление свинцово-кислотной батареи тем выше, чем глубже она разряжена, как показано ниже. Обратите внимание, что напряжение холостого хода (OCV) уменьшается по мере того, как мы продолжаем разряжаться, и на приведенной ниже диаграмме вы можете видеть, что внутреннее сопротивление увеличивается по мере того, как мы продолжаем разряжать. Внутреннее сопротивление — это, по сути, то, насколько сложно вводить и выводить электричество посредством электрохимической реакции внутри батареи.Так почему же внутреннее сопротивление увеличивается?

Причины следующие:

Внутреннее сопротивление увеличивается из-за уменьшения удельного веса, истощения электролита по мере того, как он становится более разбавленным.

Фактически, исследования показали, что внутреннее сопротивление сильно увеличивается во время перезарядки элемента после чрезмерного разряда. Этот процесс и увеличивающееся выделение газа вызвали повышение температуры внутри электрода, подвергающегося перезарядке.Это оказывает серьезное влияние на старение, в частности на потерю емкости, поскольку одновременно происходит сильное повышение температуры и поток газа. Как правило, это ухудшает способность аккумулятора принимать заряд.

Есть и другие причины:

• Чрезмерный разряд играет важную роль в старении, потому что он увеличивает коррозию сетки, сульфатирование и потерю активной массы.
• Во время чрезмерного разряда основная реакция протекает в меньшей степени и заменяется другими реакциями (например, повышенным газообразованием).
• В положительном электроде потеря емкости вызвана механическим напряжением
• В отрицательном электроде основной причиной старения является необратимое окисление расширителей

Если вам нужна дополнительная информация, вы можете обратиться к научному статья Балаша Брода и Дьердь Инзельта «Внутреннее сопротивление и изменение температуры при чрезмерном разряде свинцово-кислотной батареи».

Теперь напрашивается вопрос: «Как мы можем гарантировать, что мы не разряжаемся ниже 50%?»

Для этого нам нужно установить параметр отключения при низком напряжении (LVD) в инверторе на значение напряжения, которое указывает на 50% DoD.Так следует ли нам обратиться к таблице 1 и установить LVD на 12,06 В?

Ответ — громкое Нет , потому что напряжение в Таблице I — это напряжение покоя, а не напряжение под нагрузкой или напряжение разряда, которое инвертор мог бы видеть. Фактически, батарея имеет три разных напряжения — напряжение покоя, напряжение зарядки и напряжение разряда в зависимости от того, находится ли она в режиме ожидания, заряжается или разряжается.

Напряжение батареи будет изменяться для одного и того же состояния заряда в зависимости от того, заряжается батарея или разряжается, и каков ток по отношению к размеру батареи.Приведенная ниже таблица даст вам представление о состоянии заряда для различных состояний свинцово-кислотных аккумуляторов с затопленными элементами:

Чтобы понять разницу между напряжением покоя и напряжением под нагрузкой, давайте посмотрим на тест, который был сделан Родом «RC» Коллинзом и заключением. В этом тесте диаграмма AGM, показанная ниже, сравнивалась с фактическим напряжением под нагрузкой.

В конце теста мы замечаем, что фактическое напряжение под нагрузкой сильно отличается от напряжения покоя в реальном мире:

В этом тесте, после 16 часов отдыха от батареи, в состоянии покоя. Напряжение холостого хода восстановилось до 12.32В. Если мы посмотрим на диаграмму выше, 12,32 В попадает в диапазон от 70% до 80% для напряжения покоя, что наводит нас на мысль, что батарея находится на уровне примерно 70% SoC и что мы все еще можем продолжать разряжаться. Однако на самом деле батарея уже на уровне SoC 49%. Так что, если мы продолжим разряжать эту батарею, она опустится ниже отметки 50% DoD и убьет батарею.

Опытные пользователи перед подзарядкой используют не более 50% энергии, доступной в аккумуляторе. Это означает, что они никогда не позволяют напряжению покоя опускаться ниже 12.3В. Если напряжение покоя когда-либо достигнет 12,1 В, мы знаем, что батарея была глубоко разряжена за один цикл и что батарея годна только для такого количества циклов (от 20 в автомобильной батарее до 180 в батарее тележки для гольфа, с типичный аккумулятор иногда хватает не более чем на 30 циклов).

В этом тесте аккумуляторная батарея пересекает 50% порог SoC при ~ 12,1 В. Это означает, что в вашем среднем банке вы должны прекратить разряжать где-то от 12,15 В до 12,2 В +. Я настоятельно рекомендую вам начать зарядку при максимальном напряжении под нагрузкой из 12.2 В, потому что ваша средняя скорость разряда будет ниже. Эти 12,2 В будут LVD для установки в инверторе.

На прощание обратите внимание: — Большинство батарей выходят из строя не потому, что они слишком разряжены, а потому, что они никогда не заряжаются полностью. Поэтому абсолютно необходимо, чтобы свинцово-кислотные аккумуляторы всегда полностью заряжались после каждой разрядки, чтобы обеспечить долгий срок службы. Таким образом, фаза абсорбции является наиболее важной частью цикла зарядки. Абсорбционный заряд важен для благополучия аккумулятора и может быть сравнен с небольшим отдыхом после хорошей еды.При постоянном отключении аккумулятор в конечном итоге потеряет способность принимать полный заряд, и производительность снизится из-за сульфатации. Таким образом, когда аккумулятор не полностью заряжен, кристаллы сульфата накапливаются на пластинах, и это лишает вас энергии. Так что лучше всего, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.

Таким образом, становится все более важным, чтобы мы дали время, чтобы аккумулятор полностью зарядился от солнечной батареи или от сети. Чтобы проиллюстрировать этот момент, позвольте батарее разрядиться ниже 50%, скажем, до 70% DoD, и для ее разряда потребуется 12 часов.После этого аккумулятор заряжаем, но через 7 часов отключается электричество. В течение этих 7 часов перезарядки батарея будет на уровне 80% SoC. Когда происходит отключение питания, батарея начинает разряжаться дальше от 80% SoC, тогда как в идеале мы хотели бы, чтобы батарея разряжалась со 100% SoC. Таким образом, аккумулятор не успел зарядиться до 100%, что ускорит процесс сульфатирования.

Сравнение напряжения батареи при недогрузке и SoC

Таблица напряжений в состоянии покоя для клиентов SoC

Это изображение эпического провала со стороны наших клиентов, несмотря на его очень хорошие намерения.

Он обнаружил это напряжение на диаграмме SoC в Интернете, и я обнаружил его на его таблице. Он использовал его с напряжениями покоя , а не напряжениями под нагрузкой , поскольку эта диаграмма, вероятно, была разработана из. Его аккумуляторная батарея состояла из идентичной тестируемой здесь батареи.

Если мы свяжем эту диаграмму с 20-часовой скоростью разряда, напряжений под нагрузкой, в этом тесте они выровняют довольно близко к , но если использовать такую ​​диаграмму для НАПРЯЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ , вы, по сути, будете убивать ваши батареи.

Таблица Напряжение покоя Фактическое Напряжение под нагрузкой
90% 12,75 В 12,55 В
80% 12,50 В 12,50 В
70% 12,30 В 12,37 В
60% 12,15 В 12,24 В
50% 12,05 В 12,11 В

Имейте в виду, что некоторые диаграммы в Интернете предназначены для напряжений покоя . Напряжение покоя составляет от 12 до 24 часов без нагрузки или зарядки при 77 ° F. « при 77 ° F, » является абсолютно важным, потому что при температурах выше 77 ° F поверхностный заряд рассеивается быстрее, а при температурах ниже 77 ° F поверхностный заряд рассеивается медленнее.

Когда я набираю это, у меня в сарае есть полностью заряженная батарея AGM, которая уже больше месяца находится на 100% отключенной, , а напряжение покоя по-прежнему составляет 13,12 В. Почему? Температура батареи сейчас близка к 40 ° F и не намного превышает 45 ° F с тех пор, как я поставил батарею на хранение.Я знаю, что эта батарея будет находиться при 12,93 В после того, как поверхностный заряд рассеется, но при 40-45 ° F это может занять недели или месяц или больше.

Напряжение на платах SoC:

Таблица «Напряжение на SoC» должна поступать только напрямую от производителя ваших аккумуляторов или путем физического тестирования ваших собственных аккумуляторов, как я сделал здесь. Вам следует избегать использования общих карт из Интернета. Почему? Потому что у каждого производителя аккумуляторов кривая напряжения под нагрузкой будет немного отличаться.AGM с глубоким циклом будет немного отличаться от AGM двойного назначения, или TPPL AGM, или GEL, или затопленного и т. Д.

Некоторые диаграммы, которые вы найдете в Интернете, действительно представляют « напряжение покоя », но вы также можете найти некоторые для 20-часовой скорости разряда или напряжения под нагрузкой . Если вы используете напряжение в качестве индикатора SoC, скорость разряда , , а также температура батареи , также может повлиять на вашу SoC на точки напряжения. Циклические нагрузки включения / выключения, как у нас на лодке, также могут изменить эту взаимосвязь.Использование неправильной диаграммы напряжения для SoC только усугубляет проблемы, связанные с использованием напряжения для оценки SoC. Использование неправильной таблицы может фактически ускорить убийство ваших батарей .

Вольтметры:

Помимо использования неправильной диаграммы Voltage to SoC , использование неточного вольтметра или подключенного или измеренного напряжения в неправильном месте также может негативно повлиять на вас. Всегда используйте качественный, известный точный вольтметр, который может отображать до сотых, а не только до десятых.Например, вольтметр, который показывает только 12,1 вольт, дает слишком мало информации. Вольтметр, который может показывать 12,1 5 В или складывать сотые доли вольта, даст вам гораздо более точную информацию о тенденциях. Вольтметр должен иметь как отрицательный, так и положительный провод, непосредственно считывающий / измеряющий физические клеммы аккумуляторной батареи дома или в пределах нескольких дюймов от батареи на распределительной шине, питаемой проводом большого сечения. Измерение напряжения где-либо еще в системе может привести к ошибочным показаниям напряжения из-за падений напряжения в цепи.

Профили заряда и разряда аккумуляторов LiFePO4 нового назначения на основе стандарта UL 1974.