Определение заряда аккумулятора по напряжению: Заряд автомобильного аккумулятора по напряжению

Как узнать заряженность аккумулятора — Мобильные Электросистемы

Содержание статьи

Напряжение аккумулятора

Проще всего оценить уровень заряда аккумулятора по напряжению на его клеммах. Для этого подойдет любой вольтметр, однако результат скорее всего окажется неточным. На измерения повлияют состояние материалов ячейки и ее температура. Наибольшая погрешность возникнет сразу после разряда или зарядки. Зарядное устройство или нагрузка выведут аккумулятор из устойчивого состояния, напряжение исказится и перестанет  точно соответствовать заряженности.

Обратно в состояние покоя аккумулятор возвращается долго. Чтобы напряжение точно отражало реальный уровень зарядки, аккумуляторная батарея должна находиться без нагрузки в течение не менее четырех часов. Производители свинцово-кислотных батарей рекомендуют выдерживать их перед проверкой в течении суток. Для работающего аккумулятора такой длительный период простоя не подходит

Свинцово кислотные аккумуляторы имеют различную конструкцию и химический состав пластин. Их также нужно учитывать при оценке заряженности аккумулятора с помощью вольтметра. Например, добавки кальция, делающие аккумулятор малообслуживаемым, повышают напряжение на 5-8 %. А напряжение AGM аккумуляторов как правило выше, чем батарей с жидким электролитом.

Дополнительно вводит в заблуждение поверхностный заряд из-за которого напряжение сразу после зарядки оказывается выше нормального. Поэтому чтобы снизить ошибку, перед измерением от аккумулятора отключают всю нагрузку и в течении нескольких минут разряжают его небольшим током. Наконец на напряжение влияет окружающая температура. В теплом помещении или жарком климате оно возрастает, в холодном становится ниже.

Разрядные профили свинцово-кислотного и LiFePO4 аккумуляторов. У литиевого аккумулятора напряжение держится почти постоянным в течении всего разряда. Определить с помощью вольтметра его состояние сложно

Каждый тип аккумуляторов имеет собственную уникальную кривую разряда. У свинцово-кислотных она имеет явно выраженный наклон, поэтому напряжения более менее точно соответствует состоянию АКБ. У Li-марганцевых, LiFePo4 и NMC аккумуляторных батарей напряжение остается постоянным до тех пор пока аккумулятор не разрядится до 80 процентов от номинальной емкости. Разрядная кривая этих аккумуляторов идет горизонтально в течении всего времени работы, а затем резко обрывается. Для источника энергии такая характеристика подходит лучше всего, но оценить состояние аккумулятора по напряжению в этом случае почти невозможно. Напряжение указывает только на полный заряд и разряд, но ни как не выделяет важную среднюю часть графика.

Несмотря на неточности, по напряжению заряженность аккумуляторов определяют чаще всего. А чтобы снизить погрешность, современные устройства используют периоды отключенной нагрузки, для самонастройки и «обучения».

Ареометр

У свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом заряженность можно определить с помощью ареометра. Принцип действия этого устройства основан на том, что во время зарядки концентрация серной кислоты возрастает и плотность электролита увеличивается. При разряде серная кислота вступает во взаимодействие с пластинами аккумулятора, образует на их поверхности сульфат свинца и ее концентрация в электролите понижается. Плотность электролита в этом состоянии приближается к плотности воды.

Плотность электролита, заряженность и напряжение для стартерных аккумуляторных батарей.

Приблизительное состояние заряда аккумулятора, %	Средняя плотность	Напряжение, В
		2	6	8	12
100	1,265	2,1	6,32	8,43	12,65
75	1,225	2,08	6,22	8,3	12,45
50	1,190	2,04	6,12	8,16	12,24
25	1,155	2,01	6,03	8,04	12,06
0	1,120	1,098	5,95	7,72	11,89

Стандартами плотность электролита для полностью заряженного стартового свинцово-кислотного аккумулятора определена в 1,265. Однако, чтобы повысить отдачу, производители аккумуляторных батарей иногда поднимают ее до 1,280 и выше. Заряженность такого аккумулятора, полученная по стандартной таблице, оказывается лучше, чем есть на самом деле. Кроме того, из-за повышенной плотности электролита возрастает коррозия и срок службы аккумулятора сокращается

На показания ареометра влияют не только состояние аккумулятора и концентрации кислоты, но и уровень электролита в аккумуляторной ячейке. Когда вода испаряется, электролит понижается, концентрации серной кислоты возрастает и ареометр показывает более высокое значение. У  перезалитого аккумулятора плотность электролита наоборот оказывается ниже.

Если электролит в ячейках идет почти не перемешивающимися слоями, то про такой аккумулятор говорят, что он стратифицирован.  Показания ареометра в этом случае также окажутся не точными из-за того, что на поверхность поднимется самый легкий слой, а тяжелые опустятся ближе ко дну.

Плотность электролита различна для разных типов аккумуляторных батарей. В аккумуляторах глубокого разряда максимальную удельную энергию получают при плотности 1,330. Авиационные аккумуляторы имеют плотность до 1,285, а тяговые аккумуляторы погрузчиков около 1,280. У стартовых аккумуляторов плотность ниже – 1,265. Самая низкая плотность электролита у аккумуляторов, предназначенных для буферного режима работы —  около 1,225.

Температура электролита, С	Плотность при полной зарядке
40	1,266
30	1,273
20	1,280
10	1,287
0	1,294

Низкая концентрация серной кислоты уменьшает коррозию и продлевает срок службы аккумуляторных батарей, но снижает удельную энергию или емкость. Высокая искусственно повышает напряжение холостого хода, и приводит к неправильному определению состояния с помощью ареометра или вольтметра. Однако абсолютно правильных значений плотности не существует. Так одна и таже модель аккумуляторов глубокого разряда в полностью заряженном состоянии может иметь плотность 1,277  —  1,305, а в полностью  разряженном 1,097  —  1,201.

Температура — это еще один фактор, влияющий на плотность электролита. Чем ниже температура, тем плотнее электролит. В таблице 3 представлена зависимость плотности электролита аккумулятора глубокого разряда от температуры

Ареометр покажет заряженность аккумулятора точнее, если измерять плотность не сразу после зарядки, разряда или добавления в аккумуляторную батарею воды, а спустя некоторое время.

Счетчик ампер-часов

Профессиональные портативные устройства, ноутбуки и медицинское оборудование определяют заряженность с помощью кулонометров, которые измеряют входной и выходной ток аккумулятора. Поскольку в качестве единицы измерения в них используется  Ампер-секунда (As), то кулонометры также называют счетчиками ампер-часов. Кулонометры получили название в честь Чарльза-Августина де Кулона, открывшего в восемнадцатом веке закон взаимодействия двух неподвижных электрических зарядов.

Счетчики ампер часов определяют заряженность точнее, чем вольтметры и ареометры. Однако они не учитывают потери энергии — аккумулятор всегда сохраняет меньше ампер часов, чем получает во время зарядки. У литиевых аккумуляторов кулоновская эффективность выше, а уровень саморазряда ниже, поэтому с этим типом АКБ счетчики ампер часов работают особенно хорошо.

	Blue Sea 1830	Sterling Power PMP1
Максимальный измеряемое напряжение, В	70	199
Максимальный измеряемый ток, А	500	199
Шунт	500А/50мВ	200А/100мВ
Количество подключаемых аккумуляторных батарей	3	4
Измерение напряжения аккумуляторов, шт	3	4
Измерение тока аккумуляторов, шт	1	4
Измерение заряженности аккумуляторов, шт	1	1
Реле	Высокое и низкое напряжение, высокий ток, низкий заряд аккумулятора	—
Подключение	Отрицательный проводник	Положительный или отрицательный проводник

 

Современные кулонометры учитывают саморазряд из-за старения аккумулятора и изменения окружающей температуры. Однако некоторым моделям требуется периодическая калибровка для того чтобы «цифровой аккумулятор» в их памяти совпадал с реальным «химическим аккумулятором».

Калибровку исключают с помощью алгоритма «обучения», подсчитывающего сколько энергии аккумулятор отдал за предыдущий цикл разряда. Другие устройства дополнительно контролируют время зарядки, поскольку считается, что потерявший емкость аккумулятор зарядится быстрее, чем хороший.

Импедансная спектроскопия

Импедансная спектроскопия – еще один способ определить заряженность аккумуляторной батареи. Это технология не нова, но до последнего времени ее развитие сдерживалось размерами устройств и их высокой стоимостью.

Сущность метода состоит в следующем. Тестер сканирует аккумулятор электрическим сигналом малой амплитуды частотой 20 — 2000 Гц. Полученный отклик измеряется и обрабатывается процессором, который составляет «портрет» аккумуляторной батареи.  Зависимость электрохимического импеданса аккумулятора от частоты сигнала позволяет исследовать различные свойства аккумулятора и выдавать данные о его емкости, токе холодного пуска и состоянии заряда в течении 15 секунд

Импедансная спектроскопия подходит для работы с аккумуляторами под постоянной нагрузкой в несколько десятков ампер. Поляризационное напряжения и поверхностный заряд в этом случае не влияют на показания прибора, поскольку состояние заряда аккумулятора измеряется независимо от напряжения. Метод  помогает отличить нормальный аккумулятор с низким уровнем заряда от аккумулятора с дефектом.

С помощью импедансной спектроскопии определяют заряженность новых аккумуляторов с хорошо известной постоянной емкостью. Измерения можно проводить под нагрузкой, но заряжать аккумулятор во время теста нельзя.

 

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера

Ваше имя

Ваш e-mail

Сообщение

как определить уровень заряда батареи

Знать, когда и сколько заряжать аккумулятор должен каждый автовладелец. От этого зависит срок службы и эффективность работы источника питания. На данный момент существует много разных вариантов аккумуляторных батарей, у всех своя конструкция, но выполняют они одну и ниже функцию — обеспечение автономности устройству.

Напряжение АКБ автомобиля

Напряжение является важнейшим параметром в аккумуляторной батареи. От него зависит как быстро запуститься двигатель автомобиля и как будет работать бензонасос, да и вся система в целом. Именно поэтому все специалисты и производители говорят, что нужно почаще следить и тестировать напряжение в АКБ, так как это поможет сохранить долговечность.

Какое напряжение аккумулятора автомобиля считается нормальным

В автомобилях устанавливается аккумуляторная батарея, которая имеет напряжение не менее 12,5 Вольт, а также не более 12,9 Вольт. Если при тестировании выдаются такие параметры, то аккумулятор готов к использованию. Его заряд при таком напряжении составляет примерно от 80 до 100 процентов. Устанавливать на зарядное устройство при таком параметре не рекомендуется, так как это может повлечь выкипание электролитической жидкости или сильный перегрев АКБ. Эти факторы приведут устройство к быстрому износу или даже моментальному выходу из строя.

Перед покупкой в магазине новой аккумуляторной батареи, нужно учитывать напряжение. Рекомендуется взять с собой вольтметр или нагрузочную вилку для измерений. При нормальном функционировании источник питания должен выдавать минимум 12,6 Вольт. Если на дисплее 12,5 Вольт, можно также не переживать. Многие виды АКБ имеют саморазряд, поэтому если устройство находится на полках магазина слишком долго, то это вполне реально.

Минимальное напряжение АКБ

Минимальным значением напряжения в аккумуляторной батареи считается 10,5 Вольт. При такой разрядке ещё можно спокойно зарядить аккумулятор без последствий. Если значение выдаётся в 9 Вольт, то без дополнительных инструментов и знаний уже не обойтись. Это называется глубоким разрядом. Аккумулятор уходит в глубокую блокировку, которую обычно производит специальный элемент внутри устройства. Возникать он может из-за неправильной эксплуатации или при подаче сильной нагрузки. Отдельно выделяется длительное хранение. Зачастую после этого и возникает глубокий разряд, если производился неправильный уход за неработающей батареей.

Восстановить такой аккумулятор можно, но без последствий уже будет не обойтись. Значительно снизится энергетическая ёмкость и все важные характеристики элемента. Однозначно снизится срок службы. Иногда внутри восстановленного устройства могут произойти образования лишних газов, что приведёт к взрыву. Поэтому не рекомендуется использовать восстановленный аккумулятор в качестве основного источника. Реанимировать мёртвую АКБ может помочь специальное, автоматическое, зарядное устройство, которое способно регулировать технические характеристики.

Напряжение аккумулятора под нагрузкой

Для проведения тестирования потребуется приобрести дополнительное оборудование. Нагрузочная вилка предназначена для тестирования работоспособности аккумуляторной батареи в данный момент. Прибор позволит узнать на сколько аккумуляторная батарея готова к использованию, а также покажет оставшийся заряд и измерит напряжение, которое выдаётся в данный момент. Вычислить энергетическую ёмкость с помощью этого инструмента не получится. Это значит, вычислить сколько АКБ ещё проработает невозможно. У данного изделия есть своя комплектация, в неё входит конструкция, куда встроен обычный мультиметр; специальные спирали, осуществляющие сопротивление; кабели с зажимами, их по-другому называют «крокодильчики». В продаже можно найти цифровые и аналоговые. Первые показывают значения в цифрах, а вторые с помощью стрелки. Большая часть нагрузочных вилок способно функционировать только при плюсовой температуре, но можно отыскать некоторые модели, не боящиеся холодов. Только стоимость их будет гораздо выше обычных, так как они способны выдавать разряд тока в 200 Ампер. Средняя продолжительность тестирования должна составлять чуть больше 10 секунд.

Напряжение при работающем двигателе

Если автомобиль работал на протяжении 10-15 минут, то нагрузочная вилка покажет значение в 13,5 Вольт или даже немного побольше. Приступать к проверке напряжения на работающем двигателе нужно после того, как он поработает примерно 20 минут. Далее нужно включить энергопотребители такие как: свет, аудиосистема, дворники, печку или обогрев сидений и стекла. При таком раскладе значение незначительно может уменьшиться, примерно на 0,2-0,3 Вольта. Если значение упало ниже, то это значит, что аккумуляторная батарея «не вывозит». Требуется проверить работоспособность генератора. Также причина может скрываться в новой, установленной, более мощной аудиосистеме. Устранить эту проблему поможет только покупка более мощного генератора.

Сколько ампер в заряженном АКБ

Количество значения измеряется в Ампер-часах. Всё зависит от модели и типа аккумуляторной батареи. Среднее значение составляет 60 Ач. Это означает, что аккумулятор сможет проработать с нагрузкой, в 10 процентов от заявленной энергетической ёмкости, в течение одного часа.

Как определить степень зарядки аккумулятора по напряжению

Заряд аккумулятора по напряжению таблица. Для того чтобы определить насколько разряжена аккумуляторная батарея, понадобится нагрузочная вилка или мультиметр.

1. Необходимо провести все манипуляции по снятию АКБ с устройства и произвести подключение к прибору. Нагрузочная вилка имеет один провод, он идёт на плюс, а также металлическую основу, которая идёт на минус.
2. Обязательно нужно соблюдать полярность. Сначала подключить плюс, а после поднести металлическую основу к минусу.
3. Проводить тестирование около 10 секунд. На дисплее будет отображаться параметр напряжения.
4. Температура воздуха должна быть не ниже 0 градусов.

12,6 — 12,8	Аккумуляторная батарея полностью заряжена и готова к использованию.
12,2 — 12,5	Аккумуляторная батарея имеет заряд в пределах от 50 до 75 процентов.
12,1 — 10,0	Значения свидетельствуют об сильной разрядке.
9 Вольт и ниже	Это обозначает глубокий разряд, зарядить такой аккумулятор обычным зарядным устройством не получится.

Как определить уровень заряда аккумулятора по плотности электролита

Плотность электролитического раствора является важным параметром АКБ. Он может говорить об оставшемся заряде аккумуляторной батареи. Это происходит из-за того, что когда аккумулятор отдаёт энергию и работает, происходит разрядка.

Плотность теряется при сильном нагреве из-за того, что дистиллированная жидкость медленно испаряется, а серная кислота остаётся на месте.

Также при разрядке кислота теряет свои функциональные свойства, восстановить их помогает разряд электрического тока, который подаёт зарядное устройство. Подключение к электросети производит подачу электроэнергии на клеммы, а они проводят ток к электролиту.

Инструкция по определению уровня заряда по плотности:

• изъять небольшое количество электролита из банки источника питания;
• при помощи ареометра провести измерение уровня плотности;
• нормальное значение должно составлять 1,27 грамм/мл.

Всё сильно зависит от температуры окружающей среды. Если она спускается ниже 20 градусов, то плотность электролита может составлять 1,29 г/мл. В тёплых климатических условиях, плотность составляет примерно 1,25 г/мл. Другие значения могут свидетельствовать о разрядке или даже неисправности аккумуляторной батареи.

Как измерить напряжение батареи

Самым простым способом выяснить сколько осталось зарядки в аккумуляторе является измерение уровня напряжения. Поможет провести тестирование мультиметр. Инструмент должен иметь функцию регулирования параметров.

Правильная инструкция и техника проведения измерений:

• напряжение должно производиться только после того, как время с момента зарядки прошло более 5 часов. Это требуется для того, чтобы аккумуляторная батарея восстановилась и сбалансировала свои параметры;
• источник питания не должен быть подключён ни к одной нагрузке. Любая лишняя нагрузка, способствует утрате напряжения;
• при выполнении всех требований и условий, можно подключить устройство к прибору. Прибор должен быть настроен под нужные параметры измерений.

Приобрести прибор можно в любом магазине автозапчастей или на других автомобильных платформах.

До какого напряжения нужно заряжать аккумулятор и как правильно это делать

Прежде всего нужно разобраться каким методом заряжается аккумулятор. Существует два основных способа: метод постоянного тока и метод постоянного напряжения.

Способ постоянного электрического тока проходит в 3 различных этапа.

Первым делом устанавливается правильное значение электрического тока. Он должен составлять ровно 10 процентов от заявленной энергетической ёмкости аккумуляторной батареи. Пример: для источника питания 60 Ач, потребуется сила тока в 6 Ампер. 

После этого разность потенциалов начнёт расти на клеммах. Когда он достигнет примерного значения в 14,4 Вольта, запустится процесс электролиза. Жидкость начинает распадаться на две составляющие водород и кислород. Для его уменьшения потребуется снизить подачу тока в три раза.

Медленно напряжение достигнет 15 Вольт, когда этот момент придёт, необходимо снизить подачу электрического тока ещё в два раза. После того как показатели потенциалов и электрического тока сбалансируются, можно считать АКБ заряженным.

Метод зарядки при помощи постоянного напряжения:

• перед началом процедуры, рекомендуется провести измерения выдаваемого напряжения с помощью нагрузочной вилки;
• далее идут следующий этап. Включаются все потребители энергии. Туда входит магнитола, свет фар, дворники, отопительная система. В итоге, значение должно просадиться на 0,2-0,3 Вольта.  Если параметры просели больше указанных значений, то нужно проверить исправность генератора автомобиля.

Помимо этого можно воспользоваться дополнительной нагрузкой, например, электрической лампочкой с небольшой мощностью. Подключить её и провести тестирование аккумуляторной батареи под нагрузкой.

Вы пробовали самостоятельно зарядить аккумулятор?

Конечно, я могуПока нет

Полезные рекомендации

Одна из самых важнейших рекомендации — это если не разбираешься, лучше не лезть. Вывести аккумуляторную батарею из строя гораздо проще, чем её восстановить. Перед и во время выполнения любых мероприятий рекомендуется:

• любое тестирование или другая работа с аккумуляторной батареей должны проводиться в тёплом хорошо проветриваемом помещении;
• средние температурные условия должны быть не ниже 10 градусов и не выше 40;
• покупать такие приборы как: нагрузочная вилка, мультиметр, необходимо только от известных брендов. Покупка дешёвого товара может привести к серьёзным последствиям. Бывают случаи короткого замыкания из-за неправильных параметров или некачественной разработки, а также известны некоторые случаи возникновения пожара;
• при работе с электролитом, нужно надевать резиновые перчатки и защитные очки;
• практически любая работа с аккумуляторной батареей подразумевает отключение её от электросети. Есть некоторые исключения;
• автоматические зарядные устройства помогут облегчить процедуру зарядки. Они автоматически балансируют важных технические характеристики, при этом практически исключают вероятность перегрева;
• при длительном хранении устройство требуется подзаряжать как минимум раз 3-4 месяца, чтобы не допустить глубокого разряда.

Измерение состояния заряда литий-ионного аккумулятора (SoC) — метод кулоновского счетчика

Существует несколько способов измерения состояния заряда литий-ионного аккумулятора (SoC) или глубины разряда (DoD) литиевой батареи. Некоторые методы довольно сложны в реализации и требуют сложного оборудования (спектроскопия импеданса или ареометр для свинцово-кислотных аккумуляторов).

Здесь мы подробно рассмотрим два наиболее распространенных и простых метода оценки уровня заряда аккумулятора: метод напряжения или напряжение разомкнутой цепи (OCV) и метод подсчета кулонов .

---

1/ Оценка SoC с использованием метода определения напряжения разомкнутой цепи (OCV)

У всех типов аккумуляторов есть одна общая черта: напряжение на их клеммах уменьшается или увеличивается в зависимости от уровня их заряда. Напряжение будет самым высоким, когда аккумулятор полностью заряжен, и самым низким, когда он разряжен.

Соотношение между напряжением и SOC напрямую зависит от используемой аккумуляторной технологии. В качестве примера на приведенной ниже диаграмме сравниваются кривые разряда свинцовой батареи и литий-ионной батареи.

Литий-LiFePO4 по сравнению с кривой разряда свинца

Можно видеть, что свинцово-кислотные батареи имеют относительно линейную кривую, что позволяет хорошо оценить состояние заряда: для измеренного напряжения можно достаточно точно оценить значение связанный SoC.

Однако литий-ионные аккумуляторы имеют гораздо более пологую кривую разряда , что означает, что в широком рабочем диапазоне напряжение на клеммах аккумулятора изменяется очень незначительно. Литий-железо-фосфатная технология
имеет самую плоскую кривую разряда, что очень затрудняет оценку SoC при простом измерении напряжения. Действительно, разница напряжений между двумя значениями SoC может быть настолько мала, что невозможно с хорошей точностью оценить состояние заряда.

На приведенной ниже диаграмме показано, что разница в измерении напряжения между значением DoD 40 % и 80 % составляет около 6,0 В для 48-вольтовой батареи в свинцово-кислотной технологии , в то время как для 0,5 В для литий-железной батареи фосфат!

Оценка Soc лития по сравнению с AGM методом OCV

Однако калиброванные индикаторы заряда могут использоваться специально для литий-ионных аккумуляторов в целом и литий-железо-фосфатных аккумуляторов в частности. Точное измерение в сочетании с смоделированной кривой нагрузки позволяет получить измерения SoC с точность от 10 до 15% .

Измеритель SoC с литий-железо-фосфатной калибровкой

2/ Оценка SoC с использованием метода кулоновского подсчета

Для отслеживания состояния заряда при использовании батареи наиболее интуитивным методом является отслеживание тока путем интегрирования его во время использования элемента. Эта интеграция напрямую дает количество электрических зарядов, вводимых или отводимых от батареи, что позволяет точно определить SoC батареи.

В отличие от метода OCV, этот метод позволяет определить изменение состояния заряда во время использования батареи. Для точного измерения не требуется, чтобы батарея находилась в состоянии покоя.

Кулоновский счетчик

Хотя измерение тока выполняется прецизионным резистором, могут возникать небольшие погрешности измерения, связанные с частотой дискретизации. Чтобы исправить эти предельные ошибки, счетчик кулонов перекалибровывается при каждом цикле нагрузки.

Измерение состояния заряда литий-ионного аккумулятора (SoC), выполненное с помощью подсчета кулонов, допускает погрешность измерения менее 1% , что позволяет очень точно определить оставшуюся энергию в аккумуляторе. В отличие от метода OCV, подсчет кулонов не зависит от колебаний мощности батареи (которые вызывают падение напряжения батареи), а точность остается постоянной независимо от использования батареи.

Кулоновский счетчик CC150	Кулоновский счетчик CC150 – шунтирующий резистор
Кулоновский счетчик CC150 – шунтирующий резистор	Кулоновский счетчик CC150 — установка на PowerBrick+ 48 В 25 Ач

Эта статья является исключительной собственностью PowerTech Systems.
Воспроизведение без разрешения запрещено.

Различные методы определения уровня заряда батареи

Определение оставшегося заряда батареи – непростая задача, но есть несколько методов, которые можно по току (кулоновский счет) и оценка по измерениям внутреннего импеданса. Все эти методы основаны на измерении удобного параметра, который меняется по мере зарядки/разрядки аккумулятора.

Состояние заряда , как следует из названия, сообщает вам о состоянии батареи, а точнее об оставшемся заряде батареи в данный момент. Обычно сокращенно SOC, это эквивалент указателя уровня топлива для аккумуляторной батареи в электромобиле или гибридном автомобиле.

Другим термином, тесно связанным с SOC, является глубина разряда (DOD). На самом деле это просто обратный SOC, т. е. альтернативный метод, показывающий, сколько заряда батареи было израсходовано. Аккумулятор держит заряд, и мы хотим измерить, сколько он держит в данный момент. Другими словами, мы хотим определить его состояние заряда. Это может быть достигнуто с помощью нескольких методов.

1. Определение состояния заряда путем измерения напряжения

SOC батареи часто измеряется по ее напряжению, поскольку этот процесс прост и дает довольно точные результаты. Он в основном преобразует показание напряжения батареи в SOC и отображает его пользователю. Литий-ионная / Li-Po батарея с напряжением 3,5 В может иметь 3,6 В, когда она полностью заполнена, и 3,3 В, когда она почти разряжена (т. использовано 98% его общей емкости).

Обратите внимание, что литий-ионная батарея может быть разряжена до 3 В и ниже, но батарея показывает 0% или «полностью разряжена» при напряжении 3,3 В, чтобы обеспечить максимальную полезную емкость батареи. Разрядка батареи ниже этого предельного напряжения может привести к серьезному повреждению батареи. Устройство возьмет это напряжение и соответственно оценит, сколько заряда осталось в аккумуляторе, что затем будет показано пользователю на экране.

Проблемы с оценкой SOC по напряжению

Несмотря на простоту процесса, нельзя полагаться на то, что он даст 100% точные результаты, поскольку на напряжение влияют такие факторы, как температура окружающей среды, скорость разряда, материалы элемента и срок службы батареи. Но это самый популярный метод определения уровня заряда аккумулятора. Если вы не находитесь в самом конце кривой заряда или разряда, напряжение на самом деле не сильно меняется — это означает, что довольно сложно понять разницу между заряженной батареей на 60% и батареей, заряженной на 40%.

Кроме того, существует проблема гистерезиса, что означает, что батарея продолжает разряжаться даже после того, как она перестала разряжаться. Чтобы предотвратить эту проблему, аккумулятор должен быть полностью «расслаблен» в течение нескольких часов, чтобы измерение напряжения работало точно.

2. Определение уровня заряда с помощью тока (кулоновский счетчик)

Другой метод оценки SOC заключается в измерении тока, входящего (когда он заряжается) и выходящего (когда он разряжается) в элементы, и интегрирования этого по времени. . Простыми словами, вы можете рассчитать, сколько заряда осталось в аккумуляторе, подсчитав, сколько заряда уже было использовано. Этот метод определения SOC называется «кулоновским счетом», так как он подсчитывает заряд, входящий/выходящий из ячеек. В некоторых электронных устройствах может быть установлено крошечное устройство, известное как кулоновый счетчик, который измеряет ток, потребляемый главным устройством, суммирует его с течением времени, а затем сравнивает его с запрограммированной емкостью батареи, чтобы оценить, сколько заряда осталось. осталось в батарее.

Несмотря на то, что он обеспечивает большую точность, чем большинство других методов оценки SOC, поскольку он напрямую измеряет ток, он имеет собственный набор ограничений, а именно то, что он не учитывает эффективность батареи. Кроме того, очень сложно (и дорого) проводить точные измерения тока.

3. Оценка SOC по измерениям удельного веса (SG)

Это очень часто используемый метод для оценки SOC свинцово-кислотных аккумуляторов. Он включает в себя использование датчика, который измеряет изменения веса активных химических веществ, присутствующих в батарее, по мере ее разрядки. По мере израсходования накопленного в аккумуляторе заряда концентрация серной кислоты (активного электролита в аккумуляторе) уменьшается, что пропорционально снижает удельный вес раствора.

Хотя ареометры традиционно использовались для измерения удельного веса (SG), современные свинцово-кислотные батареи состоят из электронных датчиков, которые обеспечивают измерение удельного веса в режиме реального времени и дают довольно точные значения SOC. Однако этот метод является исключительным для свинцово-кислотных аккумуляторов и не может использоваться с другими химическими элементами. Ареометр. Его можно использовать для измерения заряда свинцово-кислотного аккумулятора.

4. Оценка SOC путем измерения внутреннего импеданса

Активные химические вещества внутри клетки меняют свой состав, переходя из одной формы в другую во время зарядки/разрядки аккумулятора.