Плотность аккумулятора автомобиля норма: Плотность аккумулятора. Какая в электролите считается нормальной? Обязательно знать

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки.

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

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

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

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

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

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

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

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

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

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора.

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

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

Тестеры PITE

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

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

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

Анализаторы Fluke

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

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

• Прибор позволяет измерять следующие параметры:

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

• Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

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

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

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

 

 

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

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

Анализаторы Vencon

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

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

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

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

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

4. Полная разрядка/зарядка

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

5. Измерение плотности электролита

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

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

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

Выводы

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

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

 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе автомобиля?

Оптимальные показатели в зависимости от времени года

Плотность является важным параметром всех аккумуляторных батарей, значение которого рекомендуется удерживать на оптимальном уровне. Такое положение объясняется двумя основными причинами. Во-первых, значение параметра зависит от периода времени, в течение которого батарея будет стабильно функционировать. Во-вторых, уровень плотности определяет качество ёмкости АКБ, которое может постепенно падать из-за неоптимальной величины параметра.

Плотность электролита в аккумуляторе равна 1,27–1,31 г/см3. Однако такие значения соответствуют норме в регионах с умеренным климатическим режимом. Если эксплуатировать автомобиль в районах, в которых температурный режим может достигать -50, то плотность электролита в АКБ там от 1,29 до 1,31 г/см3. Норма устанавливается в зависимости от климатических особенностей района и времени года.

Также у водителей может появиться вопрос, какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть в разное время года. Проанализируем этот показатель летом и зимой.

Летом

Нормальная плотность электролита в аккумуляторе изменяется в интервале от 1,25 до 1,27 г/см3 в жаркий сезон. Но летом АКБ может работать нестабильно, так как существует вероятность возникновения проблем, связанных с потерей значительного количества жидкости. Специалисты советуют удерживать значение параметра на 0,02–0,03 г/см3 ниже оптимального. Нельзя не отметить, что данная рекомендация преимущественно относится к южным регионам нашей страны.

Приводим таблицу плотности электролита в аккумуляторе в летнее время.

Регион	Величина плотности, г/см3
Центральный	1,27
Южный	1,25
Северный	1,27
Крайний Север	1,27

Зимой

Какая должна быть плотность аккумулятора в зимний сезон? Она не должна опускаться ниже 1,27 г/см3. Исключением являются южные регионы, в которых значение показателя может составлять 1,25 г/см3.

Если рассматривать районы Крайнего Севера, то плотность аккумулятора должна находиться в промежутке от 1,31 г/см3 до 1,35 г/см3. Такое положение объясняется несколькими причинами. Во-первых, если значение показателя будет слишком маленьким, то электролит внутри АКБ при крепком морозе может превратиться в ледышку, так как доля жидкости в нём в несколько раз превышает норму. Во-вторых, основные части и механизмы автотранспортного средства замерзают при минусовых температурах. Чтобы этого не произошло, необходимо усилить электродвижущую силу, с помощью которой можно осуществить запуск двигателя внутреннего сгорания. Даже современные машины не смогут это реализовать без дополнительной энергии. Следовательно, если уменьшить значение показателя, то произойдёт замерзание АКБ.

Таким образом, отвечая на вопрос о том, сколько должно быть электролита в аккумуляторе, приведём следующую таблицу плотности.

Регион	Величина плотности, г/см3
Центральный	1,27
Южный	1,25
Северный	1,29
Крайний Север	1,31

Но нужно помнить, что представленные цифры относятся лишь к АКБ с полным зарядом. Если он находится на недостаточном уровне, то значения показателя будут больше на несколько единиц.

Почему происходит изменение плотности электролита?

Даже многие водители со стажем не знают, почему падает плотность электролита в аккумуляторе. Это происходит в результате уменьшения заряда АКБ. Подобные перемены характерны для зимы, когда при потере значительной величины энергии значение рассматриваемого показателя становится критическим. Единственным решением этой проблемы является регулярный контроль состояния аккумулятора.

Специалисты рекомендуют время от времени отслеживать взаимосвязь между уровнем заряда и водным соотношением в составе электролита. К примеру, рассмотрим возможное развитие событий при сокращении аккумулятора на 25 % и 50 %:

1. При первоначальной плотности в 1,30 г/см3 она снизится до 1,26 г/см3 и 1,22 г/см3.
2. При начальном значении показателя в 1,27 г/см3 объём уменьшится до 1,23 г/см3 и 1,19 г/см3.
3. При исходной величине в 1,23 г/см3 плотность упадёт до 1,19 г/см3 и 1,15 г/см3.

Таким образом, необходимо своевременно осуществлять зарядку аккумулятора, чтобы избежать падения показателя. Однако перед этим рекомендуется обратить внимание на уровень жидкости, который мог уменьшиться в процессе функционирования автомобиля. Если это произошло, требуется долить очищенную воду без содержания каких-либо добавок.

Как можно откорректировать плотность электролита в банках батареи?

Часто возникают ситуации, в которых наблюдается разная плотность электролита в банках аккумулятора. Эту проблему нужно решать незамедлительно. Как тогда выровнять плотность электролита в банках аккумулятора? Рекомендуется два варианта действий:

1. Применить электролит, обладающий высокой концентрацией серы.
2. Долить кислоты вспомогательного характера.

Корректировка плотности электролита в аккумуляторе осуществляется с использованием следующих предметов:

• специальная ёмкость с делениями;
• резервуар для образования новой субстанции;
• кислота, электролит;
• очищенная жидкость.

Инструкция по изменению значения показателя включает в себя следующие действия:

1. Взять небольшое количество электролита с банки аккумуляторной батареи.
2. Добавить корректирующий раствор в количестве, которое соответствует взятому на первом действии – если необходимо увеличить плотность электролита. Для противоположного результата регулирующий раствор замените на дистиллированную жидкость.
3. Аккумулятор следует подзарядить специальным устройством, так как номинальный ток позволит поступившей воде перемешаться.
4. Отключив АКБ от батареи, целесообразно выждать в районе 2 часов. Это позволит плотности во всех банках встать на один уровень, что сделает вероятность возникновения погрешностей при контрольном измерении минимальной.
5. Заново измерить значение электролита. Если оно прежнее – повторить предыдущие действия сначала.

Не всегда можно изменить показатель. И тогда единственное решение – купить новый аккумулятор. Если электролит приобретает чёрный оттенок при осуществлении зарядки, то это свидетельствует о невозможности восстановления работы АКБ.

Чем грозит повышенная или пониженная плотность электролита?

Если рассматриваемый показатель выше допустимого значения, то значит, норма превышена, что отрицательно сказывается на функционировании авто. Это в большинстве случаев приводит к возникновению различных неисправностей АКБ. Следовательно, слишком высокая плотность электролита в аккумуляторе опасна для состояния автомобиля.

Если значение показателя занижено, машина может просто не завестись. В первую очередь это касается зимнего сезона, так как батарея замёрзнет при минусовых температурах.

Таким образом, необходимо осуществлять регулярную проверку плотности электролита. Это поможет избежать возникновения непредвиденных обстоятельств. Однако сделать подобное проблематично, так как плотность изменяется при разных уровнях заряда аккумулятора. Например, при её уменьшении происходит поглощение дистиллированной жидкости батареей, что приводит к увеличению концентрации показателя. В обратных ситуациях возникает процесс сульфатации, ведущий к снижению уровня плотности. Главный исход – выход из строя АКБ.

Плотность электролита зимой и летом

Всем привет! С Вами аккумуляторщик. Сегодня я бы хотел развеять миф про плотность электролита зимой и летом. Многие люди, особенно старой «советской» закалки, которые приходят в магазин или просто приходят со своим аккумулятором и просят им сделать зимнюю или летнюю плотность. Сразу скажу, сейчас это уже не актуально.

Сейчас во все аккумуляторные батареи, в частности для наших широт заливают электролит плотностью 1,27- 1,28 г/см³. И менять её не требуется, это запрещено вообще! Коррекцию электролита самостоятельно тоже нельзя делать ни в коем случае. Это может сделать только специалист по ремонту аккумуляторов, и то в крайнем случае, например, при восстановлении АКБ.

Если Вы измерите плотность на новом полностью заряженном аккумуляторе, то плотность в нем будет 1,27 ровно. Ничего подливать туда не надо! Дело в том, что многие люди думают что на зиму надо сделать поядрёнее такой покрепче электролит. На самом деле, этого не требуется. При плотности 1,27 г/см³  электролит замерзает при температуре -60 ⁰С. Подробнее об этом Вы можете прочитать тут. В редких городах можно встретить такие экстремальные температуры воздуха, но тем не менее можно. Для таких редких случаев плотность подымают, но это скорее исключение.

Слишком большая плотность делает среду чрезмерно агрессивной. И соответственно, идет быстрее осыпания пластин аккумулятора. Потому что аккумуляторная батарея на автомобиле – это сбалансированное устройство, вмешиваться в его электролит значит выводить из баланса АКБ. Как некоторые делают по старинке: доливают дистиллированную воду на лето, а зимой доливают электролит. Ничего этого делать не нужно!

Лучше позаботьтесь о другом. Например, качественно зарядите аккумулятор перед холодами хорошим зарядным устройством. Для того, чтобы плотность выровнялась по банкам АКБ и вышла у Вас к номинальной 1,27- 1,28 г/см³. С такой плотностью электролита можно ездить и летом и зимой, так скажем всесезонный аккумулятор.

Вот поэтому никогда не проводите самостоятельно манипуляций с электролитом. Только корректируем уровень дистиллированной водой. То есть, подливая воду в банки до номинального уровня. Напомню, для легковых АКБ это полтора сантиметра над свинцовыми пластинами аккумулятора, для грузовых 2-3 см. Вот и все! Ну и соответственно, заряжаем для того, чтоб достигнуть рабочей плотности.

Надеюсь наши советы по эксплуатации автомобильного аккумулятора помогут Вам в жизни. Не совершайте ошибок.

Также на эту тему:

Советы по обслуживанию и эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей

По статистике примерно 20-30% неисправностей автомобиля относятся к неисправностям в электрооборудовании. Именно аккумуляторная батарея является сердцем системы электрооборудования, и именно от нее зависит работа всей системы. Долговечность и исправность работы аккумулятора зависит не только от его качества изготовления и применяемой при его производстве технологии, но и от правильного и своевременного ухода.

В первую очередь, аккумулятор должен быть чистым, потому, что грязь, скопившаяся на его поверхности, неминуемо приведет к повышенному саморазряду батареи. По этой причине при обслуживании аккумулятора его поверхность нужно протереть 10% раствором соды или нашатырного спирта, после чего вытереть насухо чистой ветошью.

Не забывайте регулярно прочищать вентиляционные отверстия в пробках аккумулятора, так как во время его заряда выделяются газы, и им нужно обеспечить свободный выход. Кстати выделяющиеся газы, перемешиваясь между собой, образуют гремучий газ, поэтому очень опасно находится возле аккумулятора с источником открытого пламени, особенно если в это время аккумулятор заряжается.

Периодически нужно очищать контактные штыри аккумулятора и клеммы. После пробега каждых 2 000 км. нужно проверять уровень электролита в банках аккумуляторной батареи. Если уровень электролита ниже нормы, нужно долить в банки дистиллированную воду, но, ни в коем случае не электролит, потому, что испаряется именно вода, а кислота остается в электролите, в результате чего ее концентрация увеличивается.

Для проверки степени заряженности аккумуляторной батареи периодически нужно проверять плотность электролита в каждой банке. Делают это с помощью специального прибора – кислотомера. При проверке плотности, наконечник кислотомера вставляют в заливное отверстие аккумулятора, погружают его в электролит, и с помощью резиновой груши засасывают электролит. Внутри колбы располагается специальный поплавок, который может погружаться на различную глубину, в зависимости от плотности электролита. На поплавке нанесены деления, по которым и определяется плотность. Чтобы измерения были точными нельзя измерять плотность, если электролит «кипит» (во время заряда), или если он горячий. Нормальной считается плотность электролита 1, 28 гсм. при температуре + 25˚С. Понижение плотности от нормы на 0,01 г/см, соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Часто причиной выхода из строя аккумулятора является сульфатация пластин. Такое происходит, если эксплуатировать аккумулятор с низким уровнем электролита, а также, если аккумулятор долго был разряженным, или не полностью заряженным. Небольшую сульфатацию можно устранить несколькими циклами заряда и разряда аккумулятора. Доверять эту работу лучше специалистам, так как здесь много тонкостей. Если аккумулятор сильно сульфатирован, то восстановить его работоспособность вообще невозможно – его нужно менять.

Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Пониженная или повышенная плотность электролита в аккумуляторе уменьшает эффективность работы батареи и ускоряет ее износ. Поэтому периодически необходимо измерять данный показатель и в случае отклонений от нормы проводить корректировку. Разберем детально, как это правильно сделать.

Содержание

1. Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов
2. Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе
3. Резюме

Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов

Нормой считается показатель в 1,27 грамма на кубический сантиметр. Измерения проводятся специальным диагностическим инструментом — ареометром. Важно, чтобы он был качественно изготовлен и показывал точные результаты. Хорошим и недорогим прибором является ареометр RedMark в тубе. Его можно использовать для проверки электролита и тосола.

Вот несколько правил, которые следует соблюдать:

• Измерения нужно проводить при полностью заряженной батарее.
• Проверять необходимо каждую банку.
• Температура воздуха должна быть 20–25 градусов тепла.

С учетом последнего пункта может возникнуть вопрос о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой. Если автомобиль стоит не в теплом гараже, придется снять батарею и занести ее домой. Полностью зарядить и только потом проверить каждую банку.

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Прежде чем приступить к работе, подготавливаем все необходимое. Важно помнить, что данная жидкость представляет собой соединение, опасное для человека. Его попадание на открытые участки кожи может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому работать необходимо в защитных резиновых перчатках. Кроме того, потребуются:

• ареометр;
• стеклянная емкость;
• корректирующий электролит;
• дистиллированная вода.

Суть работы заключается в том, чтобы откачать часть жидкости из аккумуляторной батареи и заместить ее корректирующим электролитом. Для откачки можно использовать ареометр. Набираем в него жидкость из батарейных банок и сливаем ее в заранее подготовленную емкость.

При откачивании важно помнить о том, что нельзя оголять аккумуляторные пластины. Необходимо, чтобы они все время были покрыты жидкостью.

Многие автовладельцы задаются вопросом, какой корректирующий электролит для аккумуляторов купить? Хорошим вариантом является «ДРЕКО», имеющий плотность 1,3 г/см3. С его помощью приводим показатели каждой банки в норму.

Вы спросите, а что будет, если переборщить? Параметры 1,28–1,29 г/см3 — это уже повышенная плотность электролита, которую в новом аккумуляторе нужно обязательно снизить. Просто добавляем дистиллированную воду. Использовать обычную, из-под крана, нельзя.

Резюме

Быстрый разряд и слабый пусковой ток далеко не всегда говорят о том, что батарею пора менять. Возможно, что причина неэффективной работы кроется именно в понизившейся плотности. Чтобы решить проблему, достаточно купить электролит для аккумуляторов, имеющий повышенную концентрацию, и с его помощью довести показатели до нормы.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе авто?

У кислотных аккумуляторов есть весомое преимущество по сравнению с более современными батареями, что обусловлено возможностью реанимировать их. Благодаря возможности обслуживать такие АКБ, можно восстановить плотность электролита и вернуть батарее ее свойства. Поэтому, обслуживая аккумулятор, плотность электролита в обязательном порядке требуется замерять, потому что от этого параметра зависит корректная работа АКБ. Не стоит избегать решения этой задачи, так как рано или поздно данная проблема даст о себе знать.

Рекомендуется обратиться в автосервис, если руки не доходят до самостоятельного обслуживания батареи. Его особенность заключается в том, что измерить плотность электролита аккумуляторе можно самостоятельно, имея под рукой ареометр и зная, каким параметрам она должна соответствовать. Параллельно с этим замером выявляется уровень электролита, затем данные сравниваются с выходным напряжением батареи. Это дает общую картину о состоянии АКБ, что необходимо для правильного выполнения восстановительных работ.

Для тех кто не знает, как измерить плотность аккумулятора, сразу оговоримся, что это необходимо делать в каждой банке со свинцовыми пластинами, так как они не зависят друг от друга. Поэтому плотность и уровень электролита, а также выходное напряжение у них будет отличаться. Рассмотрим детально, как измерить плотность электролита с учетом всех технических нюансов, которые необходимо знать.

Когда должна выполняться проверка плотности автомобильного аккумулятора

Кроме того, что плотность электролита автомобильного аккумулятора проверяется при каждом плановом обслуживании машины, существует ряд признаков, указывающих на снижение этого параметра.

• Самый распространенный заключается в уменьшении периодичности заряд/разряд. Это значит, что АКБ стал хуже держать заряд, а так происходит в результате снижения уровня электролита или его свойств. Это повод проверить плотность автомобильного аккумулятора, не дожидаясь планового техосмотра.

• Также следует выполнить эту работу, если в последнее время батарея систематически перезаряжалась. Это способствует выкипанию электролита и снижению его уровня. В зимнее время эту задачу приходится выполнять чаще, так как плотность АКБ при отрицательной температуре быстрее снижается.

Как проверить плотность автомобильного аккумулятора

Если вы знаете, как проверить плотность АКБ и уже сделали это, значит вы понимаете, что нужно быть готовым к необходимости восстановления этого параметра, если он не будет соответствовать требованиям. Поэтому необходимо подготовить следующее:

• ареометр;

• мерный стакан;

• грушу-клизму;

• емкость, чтобы развести новый электролит;

• кислоту или корректирующий электролит.

Посредством ареометра сначала нужно проверить плотность автомобильного аккумулятора. Это выполняется с помощью груши, изготовленной из мягкой резины, в которую вставлена трубка из стекла с ареометром внутри. Для выполнения замера необходимо набрать немного жидкости из банки, сжав грушу. Затем нужно следить, чтобы ареометр не касался стенок трубки. Вся полученная информация записывается, потому что данная задача выполняется в каждой банке, но перед этим необходимо полностью зарядить батарею. Дальнейшие действия зависят от того, повышена плотность или понижена. В последнем случае необходимо сделать следующее:

• отобрать немного жидкости из банки, и в таком же объеме залить корректирующий электролит;

• поставить АКБ на 30 минут заряжаться;

• снять с зарядки и дать батарее остыть в течение 2 часов;

• повторно замерить плотность.

Если вы знаете, как проверить плотность аккумулятора автомобиля, значит понимаете зачем это делать. С добавлением коррекционного электролита повышается плотность жидкости. Чтобы замеры ареометром были точны, необходимо смешать жидкости, что происходит во время зарядки батареи. Остывать ей нужно потому, что максимальная точность замера ареометром возможна только при холодной батарее.

Если проверка плотности электролита автомобильного аккумулятора покажет увеличение данного показателя, необходимо выполнить все также, как в вышеуказанной последовательности, но вместо коррекционного электролита добавить дистиллированную воду. За счет этого плотность снизится. Если после первого раза электролит не достигнет нужного состояния, необходимо повторить процедуру еще раз. И так до тех пор, пока не нормализуется электролит, плотность при этом должна соответствовать нужному значению.

Что значит, если плотность аккумулятора автомобиля не соответствует заводским значениям

Если замеры покажут, что плотность электролита АКБ не соответствует параметрам в банках, значит батарея уже выработала свой ресурс и пластины подвергались сульфатации. Придется заменить АКБ, потому что восстановлению он не подлежит.

Сульфатация – это необратимый процесс, который настигает каждую батарею, отработавшую свой ресурс, заявленный производителем. Если плотность электролита аккумулятора напротив, выше нормы, это тоже плохо для батареи. Скорее всего он закипел, и повышение его плотности необходимо скорректировать способом, описанным выше. Рекомендуется в будущем не допускать повторного закипания, потому что это может окончательно вывести устройство из эксплуатации.

Если проверка плотности электролита в аккумуляторе показывает, что она низкая в одной из банок, значит между электродами произошло замыкание. В такой ситуации тоже требуется замена батареи, так как содержимое банок не подлежит восстановлению.

Какой должна быть плотность аккумулятора авто

Тот кто знает, как проверить плотность электролита в АКБ, должен понимать, как зависит это значение от параметров аккумулятора. На него влияет и такие технические характеристики, как емкость батареи и сила выходного тока. Поэтому не следует ориентироваться общепринятыми стандартами, лучше изучить этикетку изделия, чтобы выяснить, какая необходима плотность. Также стоит оговориться, что проверка плотности электролита в АКБ должна определяться с учетом температуры окружающей среды. Для определения погрешности, зависящей от температуры, необходимо пользоваться специальной таблицей. Найти данную информацию можно в техническом паспорте автомобиля или руководстве производителя, прилагаемом к аккумуляторной батарее. Зная, как проверить плотность электролита в аккумуляторе, не стоит торопиться делать этого без оценки цвета жидкости.

То, какой она имеет оттенок, поможет предварительно определить состояние батареи. Коричневый цвет предупреждает о скором выходе из строя аккумулятора, а если это происходит еще и в канун зимы, первые морозы он может и не пережить. Если оттенок темный, значит активная масса осыпалась с электродов в раствор, что затрудняет протекание электрохимических реакций. В этом случае замена батареи неизбежна, так как восстановить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе не получится. Учитывая то, что активная масса осыпается после длительного срока эксплуатации, это вполне оправдывает затраты на покупку нового устройства.

Как говорилось выше, проверка плотности АКБ выполняется во всех банках, и в каждой из них это значение должно быть одинаковым. Допускается погрешность, но не более 1 г/см3. Критический показатель плотности аккумулятора – менее 1:18 г/см3. Но и в такой ситуации возможна реанимация, если цвет не обрел коричневый или темный оттенок. Только в данной ситуации те, кто знает, какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе, используют не коррекционный электролит, а серную кислоту 1:18 г/см3. Чтобы работать с данным веществом, необходим опыт, так как можно добавить его слишком много, сделав плотность больше, чем требуется. В результате неумелое обращение с веществом потребует много времени на решение данной задачи. Даже тем, кто может проверить плотность аккумулятора автомобиля, понимая как ее вернуть, нелегко добиться одинаковой плотности в каждой из банок, используя кислоту. Поэтому рекомендуется обращаться в автосервисы Oiler, чтобы выполнить обслуживание аккумуляторной батареи.

Чем поможет автосервис?

В условиях любого СТО нашей компании имеются все необходимые устройства и опытные специалисты, которые сумеют проверить плотность электролита и скорректировать ее в день обращения. Особенность наших услуг заключается в том, что мы решаем технические задачи в день обращения. Кроме того, услуги предлагаются по фиксированной цене, что позволяет предварительно рассчитать бюджет на обслуживание и ремонт своего автомобиля.

Мы рассмотрели, как проверить электролит в АКБ, и что делать, если его плотность отклонилась от нормы. Детально узнать о состоянии аккумуляторной батареи вы сможете, посетив автосервис Oiler в Киеве, предварительно записавшись на прием на нашем сайте.

Повышение плотности энергии и более быстрая зарядка откроют революцию электромобилей — pv magazine International

В прошлом году на долю электромобилей приходилось лишь 3% мирового автомобильного рынка, аналитик WoodMac считает, что аккумуляторные батареи должны быть дешевле и легче, а опасения по поводу дальности полета должны быть решены. изменить привычки водителей.

11 февраля 2020 г. Max Hall

Если индустрия электромобилей (EV) сможет добиться прогресса в плотности энергии аккумуляторов и радикально повысить скорость зарядки, то через десять лет до восьми из десяти проданных автомобилей могут быть полностью электрическими, по словам аналитика Вуда Маккензи.

Принадлежащая США компания бизнес-аналитики заявила вчера, что по базовому сценарию внедрения электромобилей в 2030 году на полностью электромобили будут приходиться всего 14% продаж по сравнению с 3% в прошлом году.

Тем не менее, главный аналитик WoodMac Рам Чандрасекаран сказал, что эта цифра может вырасти до 30-40%, если будут решены проблемы плотности энергии и зарядки, или даже до 70-80%, если в следующем десятилетии зарядка на ходу станет успешной.

Плотность энергии

Чандрасекаран сказал, что Tesla Model 3 оснащена «одним из самых передовых аккумуляторных блоков в автомобильной промышленности» с удельной энергией 160 Втч / кг, что обеспечивает примерно четверть веса автомобиля. , около 480 кг.Аналитик WoodMac предсказал, что плотность энергии литий-ионных аккумуляторов вырастет на 25-35% к 2030 году, с возможностью дальнейшего развития альтернативной химии.

Это будет полдела в том, что касается массового внедрения электромобилей, сказал аналитик, с необходимостью увеличения тарифов на зарядку — другой частью уравнения.

Аналитик WoodMac сказал, что быстрые зарядные устройства постоянного тока в настоящее время обычно заряжаются со скоростью 50 кВт, что означает, что они могут обеспечить расстояние до 40 миль примерно за десять минут.Для сравнения, домашние зарядные устройства работают с мощностью около 2,5 кВт, но бензин и дизельное топливо, перекачиваемые на заправочной станции, работают с эффективной мощностью около 20 МВт.

Скорость зарядки

Чтобы обеспечить дальность действия 200 миль, по словам аналитика WoodMac, потребуется поддерживать длительные поездки в течение десяти минут, и для этого потребуется повышение скорости зарядки примерно до 300 кВт и создание сети таких объекты, которые будут установлены вдоль автомагистралей по всему миру. Этот прогноз, однако, игнорирует тот факт, что подавляющее большинство поездок на личном автомобиле туда и обратно составляют менее 40 миль.

Чандрасекаран из WoodMac описал развитие динамической зарядки электромобилей как потенциальное «изменение правил игры» для внедрения электромобилей, учитывая повышенную способность автомобилей заряжаться во время движения, что еще больше снизит вес аккумуляторной батареи и беспокойство о дальности адресации.

Базовый сценарий аналитика предсказывает, что электромобили будут обеспечивать 69% мирового спроса на литий к 2030 году и 49% потребления кобальта, даже без инноваций, необходимых для превращения электромобилей в предпочтительную технологию на этом этапе.По словам аналитика, при обычном ведении бизнеса полные гибриды будут обеспечивать 4-9% проданных автомобилей через десять лет, хотя традиционные автомобили, работающие на ископаемом топливе, по-прежнему будут доминировать, с 66% рынка, по сравнению с 79. % прошедший год.

Источники сырья

В рамках глобальной инициативы UP в области устойчивого развития pv magazine , мы сосредоточили внимание на поиске сырья для хранения энергии в этом квартале. Вы можете с нетерпением ждать чтения о добыче лития в Чили, кобальта из Конго и развитии переработки сырья[email protected] для получения дополнительной информации или присоединяйтесь к нам!

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected].

EV design — расчет батареи — x-engineer.org

Высоковольтная батарея — это один из важнейших компонентов электромобиля с аккумулятором (BEV) . Параметры аккумулятора оказывают значительное влияние на другие компоненты и характеристики автомобиля, например:

• максимальный крутящий момент тягового двигателя
• максимальный крутящий момент рекуперативного тормоза
• дальность полета
• общий вес автомобиля
• цена автомобиля

Практически все Основные аспекты чисто электрического транспортного средства (EV) зависят от параметров высоковольтной батареи .

При разработке нашей аккумуляторной батареи для электромобиля мы собираемся начать с 4 основных входных параметров:

• химия
• напряжение
• среднее энергопотребление транспортного средства за цикл движения
• диапазон транспортного средства

Аккумулятор состоит из одного или более электрохимических элементов ( аккумуляторных элементов ), которые преобразуют химическую энергию в электрическую энергию (во время разрядки) и электрическую энергию в химическую энергию (во время зарядки).Тип элементов, содержащихся в батарее, и химические реакции во время разрядки-зарядки определяют химию батареи .

Элемент батареи состоит из пяти основных компонентов: электродов — анода и катода, сепараторов, клемм, электролита и корпуса или корпуса. В автомобильной промышленности используются различные типы элементов [1]:

Изображение: Литий-ионные аккумуляторные элементы разной формы
Кредит: [1]

Отдельные аккумуляторные элементы сгруппированы в единый механический и электрический блок, называемый аккумулятором модуль .Модули электрически соединены, образуя аккумуляторный блок .

Существует несколько типов батарей (химические), используемых в силовых установках гибридных и электромобилей, но мы собираемся рассматривать только литий-ионные элементы . Основная причина в том, что литий-ионные батареи имеют более высокую удельную энергию [Втч / кг] и удельную мощность [Вт / кг] по сравнению с другими типами [2].

Изображение: диаграмма уровня ячеек Рагона, адаптированная из Van Den Bossche 2009
Кредит: [2]

Уровень напряжения батареи определяет максимальную электрическую мощность, которая может быть доставлена ​​непрерывно.Мощность P [W] — это произведение между напряжением U [V] и током I [A] : \ [P = U \ cdot I \ tag {1} \]

Чем выше ток, тем больше диаметр высоковольтных проводов и тем выше тепловые потери. По этой причине ток должен быть ограничен до максимума, а номинальная мощность достигается за счет более высокого напряжения. Для нашего приложения мы собираемся рассмотреть номинальное напряжение 400 В, .

В статье «Конструкция электромобиля — энергопотребление» мы рассчитали, что среднее энергопотребление силовой установки E _p составляет 137.8 Втч / км на ездовом цикле WLTC. Помимо энергии, необходимой для приведения в движение, высоковольтная батарея должна обеспечивать энергией вспомогательные устройства транспортного средства E _aux [Вт · ч / км] , например: электрическая система 12 В, обогрев, охлаждение и т. Д. Необходимо учитывать КПД трансмиссии η _p [-] при преобразовании электрической энергии в механическую.

\ [E_ {avg} = \ left (E_ {p} + E_ {aux} \ right) \ cdot \ left (2 — \ eta_ {p} \ right) \ tag {2} \]

Для вспомогательных устройств потребление энергии мы собираемся использовать данные из [3], которые содержат типичные требования к мощности некоторых общих электрических компонентов транспортного средства (вспомогательные нагрузки).Длительные электрические нагрузки (фары, мультимедиа и т. Д.) И периодические нагрузки (обогреватель, стоп-сигналы, дворники и т. Д.) Потребляют в среднем 430 Вт электроэнергии. Продолжительность цикла WLTC составляет 1800 с (0,5 ч), что дает 215 Втч энергии для вспомогательных нагрузок. Если мы разделим его на длину ездового цикла WLTC (23,266 км), мы получим среднее потребление энергии для вспомогательных нагрузок E _aux из 9,241 Втч / км .

Даже если Втч / км — это на самом деле не энергия, а факторизованная энергия, поскольку она измеряется на единицу расстояния (км), для простоты мы будем называть ее средней энергией.

Постоянный ток (DC), подаваемый батареей, преобразуется инвертором в переменный ток (AC). Это преобразование происходит с соответствующими потерями. Кроме того, у электродвигателя и трансмиссии есть некоторые потери, которые необходимо учитывать. Для этого упражнения мы собираемся использовать средний КПД η _p 0,9 от аккумулятора до колеса.

Замена значений в (2) дает среднее потребление энергии:

\ [E_ {avg} = \ left (137.8 + 9.241 \ right) \ cdot 1.1 = 161.7451 \ text {Wh / km} \]

Аккумуляторная батарея рассчитана на среднее потребление энергии 161,7451 Wh / km .

Архитектура аккумуляторных блоков

Все высоковольтные аккумуляторные блоки состоят из аккумуляторных батарей , элементов , собранных в цепочки и модули. Элемент батареи можно рассматривать как наименьшее деление напряжения.

Изображение: Элемент батареи

Отдельные элементы батареи могут быть сгруппированы параллельно и / или последовательно как модули .Кроме того, аккумуляторные модули могут быть подключены параллельно и / или последовательно для создания аккумуляторного блока . В зависимости от параметров батареи может быть несколько уровней модульности.

Общее напряжение аккумуляторной батареи определяется количеством последовательно соединенных ячеек. Например, общее (цепное) напряжение 6 последовательно соединенных ячеек будет суммой их индивидуальных напряжений.

Изображение: цепочка аккумуляторных элементов

Чтобы увеличить текущую емкость аккумулятора, необходимо подключить больше цепочек параллельно .Например, 3-х гирлянды, соединенные параллельно, утроят емкость и допустимый ток аккумуляторной батареи.

Изображение: ряды аккумуляторных элементов, включенные параллельно

Высоковольтный аккумуляторный блок Mitsubishi i-MiEV состоит из 22 модулей, состоящих из 88 элементов, соединенных последовательно. Каждый модуль содержит 4 призматических ячейки. Напряжение каждой ячейки составляет 3,7 В, а общее напряжение аккумуляторной батареи 330 В.

Изображение: Аккумулятор (модули и элементы)
Кредит: Mitsubishi

Другой пример — высоковольтный аккумуляторный блок Tesla Model S, который имеет:

• 74 элемента в параллельной группе
• 6 последовательно соединенных групп для модуля
• 16 последовательных модулей
• Всего 7104 элемента

Изображение: Аккумулятор Tesla Model S
Кредит: Tesla

Аккумулятор расчет

Чтобы выбрать, какие аккумуляторные элементы будут в нашем пакете, мы проанализируем несколько моделей аккумуляторных элементов, доступных на рынке.В этом примере мы сосредоточимся только на литий-ионных элементах. Входные параметры аккумуляторных элементов приведены в таблице ниже.

Примечание : Поскольку производители аккумуляторных элементов постоянно предлагают новые модели, возможно, данные, используемые в этом примере, устарели. Это менее важно, поскольку цель статьи — объяснить, как выполняется расчет. Тот же метод можно применить и к любым другим элементам батареи.

цилиндрический цилиндрический цилиндрический 9020 ] 9020 9020 9020 9020 9020 9020 9020 [м] 16 1 на основе параметров ячейки предоставленные производителями, мы можем рассчитать энергосодержание, объем, гравиметрическую плотность и объемную плотность для каждой ячейки.2} {4} \ cdot L_ {bc} \ tag {1} \]

где:
D _bc [м] — диаметр элемента батареи
L _bc [м] — длина элемента батареи

\ [V_ { pc} = H_ {bc} \ cdot W_ {bc} \ cdot T_ {bc} \ tag {2} \]

где:
H _bc [м] — высота аккумуляторного элемента
W _bc [м] — ширина элемента батареи
T _bc [м] — толщина элемента батареи

Энергия элемента батареи E _bc [Вт · ч] рассчитывается как:

\ [E_ {bc} = C_ {bc} \ cdot U_ { bc} \ tag {3} \]

где:
C _bc [Ач] — емкость элемента батареи
U _bc [В] — напряжение элемента батареи

Плотность энергии элемента батареи рассчитывается как:

• объемная плотность энергии , u _V [Вт · ч / м ³ ]

\ [u_ {V} = \ frac {E_ {bc}} {V_ {cc (pc)}} \ tag {4 } \]

• гравиметрическая плотность энергии , u _G [Втч / кг]

\ [u_ {G} = \ frac {E_ {bc}} {m_ {bc}} \ tag {5} \] 9 0002 где:
m _bc [кг] — масса элемента батареи

Плотность энергии для каждой ячейки приведена в таблице ниже.

Производитель	Panasonic	A123-Systems	Molicel	A123-Systems	Toshiba	Kokam
6 цилиндрический		мешочек	мешочек
Модель	NCR18650B	ANR26650m1-B	ICR-18650K	20Ah	20Ah			9020	9020	9020	9020 9020	9020	9020		[6]	[7]	[8]	[9]
Длина [м]	0.0653	0,065	0,0652	0	0	0
Диаметр [м]	0,0185	0,026	0,0183
0	0	0	0,227	0,103	0,272
Ширина [м]	0	0	0	0,115	0,082
Толщина [м]	0	0	0	0,00725	0,022	0,0077
			0,076	0,05	0,496	0,51	0,317
Емкость [А · ч]	3,2	2,5	2,6	19,5	20	6
Напряжение [В]	3,6	3,3	3,7	3,3	2,3	3,6
C-rate (продолжение)	1	1	1	1	2
C-rate (пиковая)	1	24	2	10	1	3

цилиндрический цилиндрический цилиндрический плотность
гравиметрический [Втч / кг]

Производитель	Panasonic	A123-Systems	Molicel	A123-Systems	Toshiba	Kokam
6 цилиндрический		мешочек	мешочек
Модель	NCR18650B	ANR26650m1-B	ICR-18650K	20Ah	20Ah			SLPB
	SLPB 2	8,25	9,62	64,35	46	56,16
Объем [л]	0,017553	0,034510	0,017716
237,53	108,55	192,40	129,74	90,20	177,16
Плотность энергии объемный14 [Втч / л] объемный14 [Втч / л]31	239,06	543,01	244,38	176,52	327

Для лучшего обзора параметров ячеек и упрощения их сравнения основные параметры отображаются в виде гистограмм на изображениях ниже .

С учетом вышеуказанных параметров элемента и основных требований к батарее (номинальное напряжение, среднее энергопотребление и запас хода транспортного средства) мы рассчитываем основные параметры высоковольтной батареи.

Требуемая общая энергия аккумуляторной батареи E _bp [Wh] рассчитывается как произведение среднего энергопотребления E _avg [Wh / км] и запаса хода D _v [км]. В этом примере мы спроектируем блок высоковольтной аккумуляторной батареи для пробега автомобиля 250 км .

\ [E_ {bp} = E_ {avg} \ cdot D_ {v} = 161.7451 \ cdot 250 = 40436.275 \ text {Wh} = 40.44 \ text {kWh} \ tag {6} \]

Выполняются следующие вычисления для каждого типа ячеек.В этом примере мы будем считать, что аккумуляторная батарея состоит только из нескольких цепочек , соединенных параллельно .

Количество элементов батареи, соединенных последовательно N _cs [-] в цепочке, рассчитывается путем деления номинального напряжения аккумуляторной батареи U _bp [В] на напряжение каждого элемента батареи U _bc [ V]. Количество строк должно быть целым числом. Поэтому результат вычисления округляется до большего целого числа.

\ [N_ {cs} = \ frac {U_ {bp}} {U_ {bc}} \ tag {7} \]

Энергосодержание строки E _bs [Вт · ч] равно произведению между количеством элементов батареи, соединенных последовательно N _cs [-], и энергией элемента батареи E _bc [Вт · ч].

\ [E_ {bs} = N_ {cs} \ cdot E_ {bc} \ tag {8} \]

Общее количество комплектов батарейного блока N _sb [-] рассчитывается путем деления батареи упаковать полную энергию E _bp [Wh] к энергосодержанию строки E _bs [Wh].Количество строк должно быть целым числом. Поэтому результат вычисления округляется до большего целого числа.

\ [N_ {sb} = \ frac {E_ {bp}} {E_ {bs}} \ tag {9} \]

Теперь мы можем пересчитать общую энергию батарейного блока E _bp [Wh] как произведение между количеством струн N _sb [-] и содержанием энергии каждой струны E _bs [Вт · ч].

\ [E_ {bp} = N_ {sb} \ cdot E_ {bs} \ tag {10} \]

Емкость аккумуляторного блока C _bp [А · ч] рассчитывается как произведение количества строк N _sb [-] и емкость аккумуляторного элемента C _bc [Ач].

\ [C_ {bp} = N_ {sb} \ cdot C_ {bc} \ tag {11} \]

Общее количество ячеек в аккумуляторном блоке N _cb [-] рассчитывается как произведение между количество строк N _sb [-] и количество ячеек в строке N _cs [-].

\ [N_ {cb} = N_ {sb} \ cdot N_ {cs} \ tag {12} \]

Размер и масса высоковольтной батареи — очень важный параметр, который следует учитывать при проектировании аккумуляторного электромобиля (BEV) . В этом примере мы собираемся рассчитать объем аккумуляторной батареи, учитывая только ее элементы.На самом деле необходимо учитывать и другие факторы, например: электронные схемы, контур охлаждения, корпус батареи, проводку и т. Д.

Масса аккумуляторного блока (только элементы) м _п.н. [кг] — это произведение между общим числом ячеек N _cb [-] и масса каждого элемента батареи m _bc [кг].

\ [m_ {bp} = N_ {cb} \ cdot m_ {bc} \ tag {13} \]

Объем аккумуляторной батареи (только элементы) V _bp [m ³ ] произведение между общим количеством элементов N _cb [-] и массой каждого элемента батареи V _{cc (pc)} [m ³ ].Этот объем используется только для оценки окончательного объема аккумуляторной батареи, поскольку он не принимает во внимание вспомогательные компоненты / системы аккумуляторной батареи.

\ [V_ {bp} = N_ {cb} \ cdot V_ {cc (pc)} \ tag {14} \]

Объем также может быть вычислен функцией количества строк и количества ячеек в строке. Этот метод расчета больше подходит для цилиндрической ячейки, так как объем, занимаемый цилиндрической ячейкой, должен учитывать воздушный зазор между ячейками.

Пиковый ток цепочки I _spc [A] является произведением между пиковым значением C для аккумуляторного элемента C-rate _bcp [h ^-1 ] и емкостью аккумуляторного элемента C _bc [Ах].

\ [I_ {spc} = \ text {C-rate} _ {bcp} \ cdot C_ {bc} \ tag {15} \]

Пиковый ток аккумуляторной батареи I _bpp [A] — это продукт между пиковым током цепочки I _spc [A] и количеством цепочек аккумуляторной батареи N _sb [-].

\ [I_ {bpp} = I_ {spc} \ cdot N_ {sb} \ tag {16} \]

Пиковая мощность аккумуляторного блока P _bpp [Вт] — это произведение между пиковым током аккумуляторного блока I _bpp [A] и напряжение аккумуляторной батареи U _bp [В].

\ [P_ {bpp} = I_ {bpp} \ cdot U_ {bp} \ tag {17} \]

Непрерывный ток строки I _scc [A] — это произведение между непрерывной скоростью C аккумуляторная батарея C-rate _bc [h ^-1 ] и емкость аккумуляторной ячейки C _bc [Ач].

\ [I_ {scc} = \ text {C-rate} _ {bcc} \ cdot C_ {bc} \ tag {18} \]

Аккумулятор , непрерывный ток I _bpc [A] является продуктом между цепочкой постоянного тока I _scc [A] и количеством цепочек аккумуляторной батареи N _sb [-].

\ [I_ {bpc} = I_ {scc} \ cdot N_ {sb} \ tag {19} \]

Аккумулятор , непрерывное питание P _bpc [Вт] является продуктом между аккумуляторным блоком постоянного тока I _bpc [A] и напряжение аккумуляторной батареи U _bp [V].

\ [P_ {bpc} = I_ {bpc} \ cdot U_ {bp} \ tag {20} \]

Результаты уравнений (7) — (20) обобщены в таблице ниже.

Изображение: Напряжение аккумуляторного элемента	Изображение: Емкость аккумуляторного элемента
Изображение: Объемная плотность энергии аккумуляторного элемента	Изображение: Гравиметрическая плотность энергии аккумуляторного элемента9

мощность

6 постоянная мощность ]

Производитель	Panasonic	A123-Systems	Molicel	A123-Systems	Toshiba	Kokam
] Количество ячеек в строке	109	122	174	112
Энергия струны [Вт-ч]	1290	1007	1049	7851	8004
-]	32	41	39	6	6	7
Энергия BP [кВтч]	41.29	41,27	40,89	47,10	48,02	44,03
Емкость BP [А · ч]	102,4	102,5	101,4
117	117	117	117 # всего ячеек [-]	3584	5002	4251	732	1044	784
Масса BP [кг] *	173.8	380,2	212,6	363,1	532,4	248,5
Объем BP, [л] *	63	173
75			Пиковый ток BP [A]	102,4	2460	202,8	1170	120	327,6
Пиковая мощность BP [кВт]	40,96		40,96	12	468	48	131,04
BP постоянный ток [A]	102,4	1025	101,4	117	120	218,4	40,96	410	40,56	46,8	48	87,36

BP — аккумуляторный блок
* — с учетом только аккумуляторных элементов

Из данных таблицы видно, что Ячейки такого типа имеют лучшее энергосодержание и большую емкость по сравнению с цилиндрическими ячейками.

Те же результаты могут быть отображены в виде гистограмм для облегчения сравнения между различными типами аккумуляторных элементов.

Изображение: Энергия батарейного блока	Изображение: Емкость батарейного блока
Изображение: Общее количество батарей
Изображение: Масса батарейного блока (только элементы)	Изображение: Объем аккумуляторного блока (только элементы)

Из-за малой емкости цилиндрических элементов по сравнению с ячейками мешка количество элементов, необходимых для аккумуляторного блока, значительно выше.Большое количество ячеек может вызвать дополнительные проблемы в области проводки, контроля напряжения, надежности батареи.

Масса и объем рассчитываются только на уровне ячейки с учетом размеров и массы ячейки. Аккумулятор, который будет в автомобиле, будет иметь дополнительные компоненты (провода, электронные компоненты, пайка, корпус и т. Д.), Что увеличит как конечный объем, так и массу. Тем не менее, глядя только на объем и массу клеток, мы можем оценить, какая модель будет лучше по сравнению с другой.По массе и объему нет четкого различия между цилиндрическими ячейками и ячейками мешочка. Однако кажется, что аккумулятор с ячейками-чехлами немного тяжелее и больше.

Батарейные элементы, производимые A123-Systems, имеют очень высокий максимальный непрерывный ток разряда и максимальный импульсный (пиковый) ток разряда. Что касается энергии и емкости, то ячейки пакетного типа имеют более высокий пиковый (непрерывный) ток и мощность, чем цилиндрические ячейки.

На основании расчетных данных и выводов мы можем выбрать, какие аккумуляторные элементы подходят для аккумуляторной батареи нашего электромобиля.Из наших примеров кажется, что элементы Kokam имеют лучший компромисс между массой, объемом и плотностью энергии / мощности.

Все параметры, уравнения, результаты и графики реализованы в файле Scilab (* .sce). Для скачивания подпишитесь на страницу Patreon.

Вы также можете проверить свои результаты, используя калькулятор ниже.

EV Battery Calculator (on-line)

Ссылки:

[1] Моой, Роберт и Айдемир, Мухаммед и Селигер, Гюнтер. (2017). Сравнительная оценка различных форм литий-ионных аккумуляторных элементов.Процедуры Производство. 8. 104–111. 10.1016 / j.promfg.2017.02.013.
[2] Бернардини, Анналиа и Барреро, Рикардо и Махарис, Кэти и Ван Мирло, Джоэри. (2015). Технологические решения, направленные на рекуперацию энергии торможения в метро: пример многокритериального анализа. BDC — Bollettino del Centro Calza Bini — Università degli Studi di Napoli Federico II. 14. 301-325. 10.6092 / 2284-4732 / 2929.
[3] Том Дентон, Автомобильные электрические и электронные системы, Третье издание. Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн, 2004 г., стр. 129.
[4] https://industrial.panasonic.com/
[5] http://www.a123systems.com/
[6] http://www.molicel.com/
[7] http: // www.a123systems.com/
[8] http://www.toshiba.com/
[9] http://www.kokam.com/

Аккумулятор для электромобиля с запасом хода 600 миль? Этот стартап утверждает, что сделал это

Производители электромобилей давно настаивают на прорыве в области аккумуляторных батарей, который улучшит дальность действия их автомобилей, а также продлит срок их службы. Швейцарский стартап Innolith заявляет, что его новые литий-ионные аккумуляторы высокой плотности способны именно на это.

Компания заявляет, что создала первую в мире аккумуляторную батарею на 1000 Втч / кг. (Ватт-часы на килограмм — это единица измерения, обычно используемая для описания плотности энергии в батареях.) Для сравнения: батареи, которые Tesla использует в своей модели 3 — так называемые 2170 ячеек — оцениваются примерно в 250 Втч / кг. ; компания планирует в конечном итоге довести этот показатель до 330 Втч / кг. Тем временем Министерство энергетики США финансирует программу по созданию аккумуляторных элементов мощностью 500 Втч / кг. Если утверждения Innolith подтвердятся, его батарея высокой плотности, возможно, просто перепрыгнула через эти цели.

«Это большой скачок», — сказал председатель Innolith Алан Гриншилдс в интервью The Verge . «По сути, это в четыре раза больше, чем нынешний уровень развития литий-ионных аккумуляторов … Примерно в три раза больше, чем принято считать следующим усовершенствованием лития. И это вдвое больше целевого показателя плотности энергии, установленного такими организациями, как Министерство энергетики США. Так что это большое дело ».

Батарея с такой плотностью могла бы обеспечить питание электромобиля на расстояние 1000 километров (621 миль) на одной зарядке.Это намного больше, чем у нынешних литий-ионных аккумуляторов, представленных сегодня на рынке. Аккумуляторы Tesla, производимые Panasonic, могут поддерживать дальность действия 330 миль в самых дорогих моделях. Большинство крупных автопроизводителей стремятся к аналогичному диапазону своих электромобилей.

Другие, например производитель электромобилей Хенрик Фискер, возлагают надежды на технологию твердотельных аккумуляторов, которая, по их утверждениям, может обеспечить дальность действия до 500 миль. Большинство современных электромобилей питаются от «мокрых» литий-ионных аккумуляторов, в которых для перемещения энергии используются жидкие электролиты.В твердотельных аккумуляторах есть элементы, которые сделаны из твердого и «сухого» проводящего материала, но эта технология все еще застряла в лаборатории и не применяется в производстве.

Innolith по-прежнему использует «влажные» жидкие электролиты в своих литий-ионных батареях, но есть одно существенное отличие: компания заменяет органический (и легковоспламеняющийся) растворитель, содержащий электролиты, на неорганическое вещество, которое является более стабильным и менее горючим.

«вы можете вложить много энергии, не теряя устойчивости.”

«Мы убираем органические материалы и заменяем их неорганическими или в основном солеподобными материалами, и это дает вам две вещи», — говорит Гриншилдс. «Во-первых, это избавляет вас от риска возгорания, поэтому, конечно, нечего гореть. И вторая часть заключается в том, что вы также избавились от наиболее реактивных компонентов в системе, что упрощает сборку батареи, в которую вы можете вложить много энергии, при этом она не станет нестабильной ».

Органические материалы, содержащиеся в большинстве литий-ионных батарей, являются «основным источником побочных реакций», которые со временем могут поглощать активные материалы в батарее и превращать всю замкнутую систему в нечто «непродуктивное», он добавляет.Innolith утверждает, что его новая батарея решила эту проблему.

Innolith заявляет, что выведет на рынок свою инновационную новую батарею посредством первоначального пилотного производства в Германии, после чего последует лицензионное партнерство с крупными аккумуляторными и автомобильными компаниями. (Гриншилдс назвал Индию одной из стран, которая может быть заинтересована в технологиях Innolith.) Разработка и коммерциализация, вероятно, займут от трех до пяти лет, а это означает, что батарея компании не будет готова к выходу на рынок не раньше 2022 года.

Innolith возник из пепла банкротства Alevo

Многое может случиться с настоящего момента, как хорошо знают Гриншилдс и генеральный директор Innolith Сергей Бучин. Ранее эти двое были главным техническим директором и главным операционным директором швейцарского производителя аккумуляторов Alevo соответственно. Эта компания объявила о банкротстве в 2017 году, сделав большую ставку на производственные мощности в Шарлотте, Северная Каролина. Даже вложение российского миллиардера, связанного с президентом Трампом, в конечном итоге не могло спасти компанию.

После подачи главы 11 Гриншилдс и Бучин организовали покупку интеллектуальной собственности Alevo и открыли головной офис в Базеле, Швейцария. Они также купили научно-исследовательский центр в Брухзале, Германия, где намереваются запустить свое опытное производство.

Компания не совсем теоретическая. Компания передала лицензию на технологию аккумуляторов компании PJM Grid, которая, согласно ее веб-сайту, «координирует движение оптовой электроэнергии во всех или некоторых частях Делавэра, Иллинойса, Индианы, Кентукки, Мэриленда, Мичигана, Нью-Джерси, Северной Каролины, Огайо, Пенсильвании, Теннесси, Вирджиния, Западная Вирджиния и округ Колумбия.«PJM тестирует аккумулятор Innolith« GridBank »в масштабе в Хагерстауне, штат Мэриленд.

«Это первый случай, когда перезаряжаемая литиевая батарея, использующая неорганические электролиты, была коммерчески внедрена», — сказал Гриншилдс. Мы надеемся, что это поможет укрепить репутацию Innolith по мере того, как он готовится запустить в производство свои высокоэнергетические аккумуляторы высокой плотности. В прошлом были заявления о крупных достижениях в области аккумуляторных технологий, но мало что можно сказать об этом. Руководители компании осознают, что им необходимо будет самостоятельно проверить свои заявления, прежде чем кто-либо выйдет в очередь за их продуктами.

«Я думаю, что Томас Эдисон сказал, что величайшим негодяем был человек, утверждающий, что у них есть прорыв в области аккумуляторных батарей», — сказал Джулиан Таннер, директор по маркетингу Innolith. [ Примечание: я не смог найти эту точную цитату, но это интервью 1883 с Эдисоном , кажется, затрагивает более широкие вопросы о прорыве в области аккумуляторных батарей. ]

Тем не менее, Innolith не боится показаться негодяем, если это означает изменение будущего аккумуляторных технологий. «Мы действительно сделали прорыв в области аккумуляторов, который навсегда изменит ситуацию», — сказал Таннер.

Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее (Журнальная статья)

Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее . США: Н. п., 2019. Интернет. DOI: 10.1007 / s41918-018-0022-z.

Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/s41918-018-0022-z

Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Вт. «Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее». Соединенные Штаты. https: // doi.org / 10.1007 / s41918-018-0022-z. https://www.osti.gov/servlets/purl/1561559.

@article {osti_1561559,
title = {Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее},
author = {Дин, Юаньли и Кано, Захари П. и Ю, Айпин и Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй},
abstractNote = {Литий-ионные батареи (LIB) в настоящее время являются наиболее подходящими устройствами хранения энергии для питания электромобилей (EV) благодаря их привлекательным свойствам, включая высокую энергоэффективность, отсутствие эффекта памяти, длительный срок службы, высокую плотность энергии и высокую мощность. плотность.Эти преимущества позволяют им быть меньше и легче, чем другие традиционные аккумуляторные батареи, такие как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлогидридные батареи (Ni-MH). Однако современные электромобили по-прежнему страдают от ограничений производительности (диапазон, скорость зарядки, срок службы и т. Д.) И технологических барьеров (высокая стоимость, безопасность, надежность и т. Д.), Что ограничивает их широкое распространение. Учитывая эти факты, в данном обзоре конечной целью является широкое проникновение на рынок электромобилей с приводом от LIB, а затем обсуждаются последние достижения и проблемы электромобилей, в основном уделяя внимание ресурсам критически важных элементов, нынешним и будущим рынкам электромобилей, а также стоимости и производительности LIB.Наконец, новый химический состав и технологии аккумуляторов, включая материалы электродов с высокой энергией и твердотельные аккумуляторы, также оцениваются на предмет их потенциальных возможностей в электромобилях дальнего действия следующего поколения.},
doi = {10.1007 / s41918-018-0022-z},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1561559}, journal = {Electrochemical Energy Reviews},
issn = {2520-8489},
число = 1,
объем = 2,
place = {United States},
год = {2019},
месяц = ​​{1}
}

аккумуляторов нового поколения для увеличения установленной базы электромобилей до 100 миллионов к 2028 году

Мнение / анализ

Произошедший в первый месяц правления Байдена массовый сбой в электросети Техаса, возможно, имел один хороший результат.Каскадные последствия потери электроэнергии и тепла, возмутительные счета для тех немногих, у кого было электричество, экономическая остановка, наводнения, пожары и т. Д., Являются лучшим аргументом в пользу быстрой разработки Smart Grid, которая в прямом и переносном смысле могла бы приводить в действие президентские многофункциональные сети. план инфраструктуры стоимостью триллион долларов для оживления экономики при одновременном снижении глобального потепления.

Техас пережил значительный экономический рост за последние несколько лет, вызванный более низкой стоимостью жизни и меньшим регулированием.Такие компании, как Hewlett-Packard и Oracle, объявили о планах перенести туда свою штаб-квартиру. Только в 2020 году более 35 компаний построили новые объекты или переехали в Остин.

Однако это дерегулирование обошлось ошеломляющей ценой, поскольку коммунальные предприятия Техаса не были обязаны подготовить свои сети к зиме или модернизировать оборудование. Когда наступила глубокая заморозка, государство не могло задействовать ресурсы западной региональной сети, и устаревшая система быстро заморозилась. Те компании, которые были привлечены в Техас из-за дерегулирования, страдали от собственной обратной стороны.

Одним из первых, кто призвал к введению в действие Smart Grid Байдена и сделать ее государственно-частным партнерством, был генеральный директор Dow Джим Фиттерлинг, который сказал Financial Times, что … «это немного похоже на пандемию: вы не тратьте время на кризис, вы используете это, чтобы углубиться ». У Dow есть крупные предприятия в Техасе, которые были вынуждены закрыться из-за отключения электричества.

Fitterling далее сказал, что устаревшая энергосистема становится серьезным препятствием для экономического роста США по всей стране: «Наша электрическая сеть устарела, и, хотя было много инвестиций в альтернативную энергетику, не было фундаментальных построить инфраструктуру электросети на более высоком уровне, и это должно произойти.

В другом месте массивная и устаревшая сеть Калифорнии сыграла важную роль в лесных пожарах, вызванных глобальным потеплением, которые поразили штат. Он предсказал, что огромные инвестиции будут за пределами возможностей правительства заплатить — особенно после COVID — так что частный сектор должен быть партнером в проекте.

Инфраструктурный план Байдена объединяет широкий спектр приоритетов, включая радикальное сокращение выбросов парниковых газов, создание хорошо оплачиваемых рабочих мест в таких секторах, как чистая энергия и строительство электромобилей, а также восстановление городов.Взаимозависимость и синергизм между инициативами рассчитаны как на создание разнообразной политической коалиции, поддерживающей этот план, так и на максимизацию экономических и экологических выгод, а не просто на ремонт существующей устаревшей инфраструктуры 20-го века.

Интеллектуальные сети

используют ту же цифровую связь, которая изменила телекоммуникации, обеспечивая двустороннюю связь в реальном времени между коммунальными предприятиями и потребителями, источниками электроэнергии и устройствами, которые они питают.Отчасти они стали возможными благодаря Интернету вещей, который добавляет датчики на линиях электропередачи и на устройствах с конвейеров в дома, чтобы они могли мгновенно сообщать о своем состоянии и потребностях в электроэнергии.

Они обещают полную смену парадигмы в производстве и распределении электроэнергии, как сказал Шули Гудман, исполнительный директор LF Energy журналу POWER:

«Преимущества заключаются в возможности виртуализировать оборудование и минимизировать затраты на проприетарные решения». — сказал Гудман. «… Интеллектуальные сети необходимы, потому что они переводят нас от принципиально централизованной односторонней системы к разнонаправленной сети, подобной ячеистой сети, с устройствами, которые могут быть как нагрузкой, так и ресурсами для сети.По сути, технология интеллектуальных сетей позволяет нам перейти от централизованной парадигмы к распределенной парадигме, с помощью которой мы управляем переменным спросом на энергию и ее производством, включая электрическую мобильность или аккумуляторы на колесах ».

Это изменение улучшит почти все аспекты экономики и окружающей среды. Среди других преимуществ:

· Интеллектуальные сети напрямую решают проблему надежности коммунальных служб, мгновенно предупреждая операторов о самых ранних этапах проблем передачи и генерации, когда проблемы можно исправить дешево без массовых отключений — часто с помощью автоматического саморегулирования.Это приведет к снижению эксплуатационных расходов коммунальных предприятий, что приведет к снижению затрат для пользователей.

· Они необходимы для интеграции децентрализованных возобновляемых источников, таких как фотоэлектрическая энергия (PV) и ветер, в сеть наряду с существующими крупными централизованными электростанциями. Даже электромобили могут вносить свой вклад в энергоснабжение, если избыточная электроэнергия, которую они генерируют в движении, используется путем подключения автомобиля к сети.

· Они повышают эффективность передачи и повышают отказоустойчивость, снижая вероятность отключения электроэнергии из-за эффекта «домино» во всех регионах.В некоторых случаях город или район могут разработать свою собственную интеллектуальную «микросеть» из возобновляемых источников, которая все еще могла бы генерировать и распределять электроэнергию в этом районе в случае повсеместного отключения электроэнергии (в Остине одна из наиболее развитых микросетей. не был полностью завершен, он не мог отсоединиться от сети Техаса во время стихийного бедствия, поэтому пострадал город).

· Производители могут управлять своим потреблением электроэнергии более разумно и в режиме реального времени благодаря комбинации интеллектуального учета и интеллектуального, саморегулирующегося оборудования сборочного конвейера.Производители могут сэкономить на затратах на электроэнергию, переключив часть производства на более дешевое непиковое использование. «Постоянными отключениями» можно управлять более эффективно и справедливо благодаря обратной связи в режиме реального времени о спросе.

· Они могут стимулировать продажи устройств для умного дома, таких как освещение или термостаты. Потребители могут сократить свои счета за коммунальные услуги, создав домашние сети (HAN), связывающие устройства, позволяя коммунальному предприятию стать более эффективным, получая обратную связь в режиме реального времени по запросу.

· Они уменьшают глобальное потепление за счет уменьшения необходимости запускать старые, менее эффективные «пиковые» электростанции, одновременно поощряя использование возобновляемых источников энергии. В долгосрочной перспективе интеллектуальные сети жизненно важны для стимулирования роста рынка электромобилей.

Зимняя катастрофа в Техасе в сочетании с повторяющимися лесными пожарами в Калифорнии, вызванными сочетанием ветров, вызванных глобальным потеплением, и устаревшими линиями электропередачи, наглядно демонстрируют неадекватность электросетей 20-го века на сегодняшний день.Технология умных сетей проверена. Деловое сообщество должно сплотиться в поддержку федерального финансирования, чтобы оно стало реальностью и стимулировало экономический рост, одновременно уменьшая глобальное потепление. Поистине беспроигрышная ситуация.

Samsung представляет твердотельную батарею для электромобилей с запасом хода до 500 миль

Коллекция Смита / GadoGetty Images

• Заменив компонент, исследователи Samsung создали твердотельную батарею для электромобилей, которая может работать годами.
• Батарея, которую они построили, имеет радиус действия 500 миль и может заряжаться более 1000 раз.
• Чтобы внедрить это в автомобили, потребуются годы, но это хороший первый шаг к созданию электромобилей со сверхбыстрым временем зарядки и расширенным диапазоном, которые заряжаются чрезвычайно быстро.

В течение многих лет твердотельные батареи считались ответом на многие проблемы, связанные с электромобилями. Аккумуляторная технология обеспечивает более высокую плотность энергии, что означает больший запас хода от батареи того же размера, что и у литий-ионной батареи.Проблема заключалась в том, что частота отказов слишком высока после повторной зарядки. Кроме того, они очень дорогие. Но Samsung, возможно, решил первую проблему.

Исследователи из Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) и Samsung R&D Institute Japan (SRJ) решили удалить металлические литиевые аноды, используемые в твердотельных батареях, и заменить их тонким слоем серебра и углерода. Именно эти литий-металлические аноды вызывают проблемы с аккумуляторами. Они выращивают дендриты (крошечные кристаллические шипы), которые проходят сквозь электролит и вызывают короткое замыкание во время зарядки.Отсюда низкая продолжительность жизни твердотельной батареи.

Исследователи говорят, что использование серебра и углерода вместо металлического лития в пакете-прототипе дает батарею большей емкости, увеличивает срок службы и делает батарею более безопасной. Слой серебра и углерода имеет толщину всего пять микрометров, но если он сможет выполнить в реальном мире то, что команда Samsung провела в лаборатории, он может существенно изменить электромобили в будущем.

Сумка, которую создала команда, обеспечит электромобилю дальность действия около 500 миль и жизненный цикл более 1000 перезарядок.Это автомобиль с аккумулятором, которого хватает на 500 000 миль. Кроме того, аккумулятор, созданный в ходе исследования, был на 50 процентов меньше обычного литий-ионного аккумулятора.

Прежде, чем вы отмените бронирование Cybertruck или заберете Chevy Bolt EV, эта технология, вероятно, дойдет до того, как превратиться в автомобили. Твердотельные технологии долгое время были мечтой автопроизводителей и поклонников электромобилей. Это многообещающее исследование, но пока не ожидайте, что оно появится в выставочных залах.

Этот контент импортирован из {embed-name}.Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

8 Аккумуляторная технология для средних и тяжелых гибридных автомобилей и электромобилей | Снижение расхода топлива и выбросов парниковых газов средними и большегрузными автомобилями, второй этап: окончательный отчет

Таблица 8-1 воспроизведена из отчета Национального исследовательского совета 2015 года (NRC, 2015a), чтобы дать читателю лучшее представление о широте предлагаемых транспортных средств, что требует столь же широкой разработки аккумуляторных элементов и блоков с различным химическим составом, различным тепловым подходы к управлению и электронному контролю, уникальная оптимизация рабочего цикла и множество различных конфигураций блоков, требований к мощности и потребляемой мощности.

8.1.3 Основные принципы работы литий-ионных и других химических батарей

Батареи

предназначены для хранения энергии и ее доставки с необходимой скоростью, вырабатывая энергию, необходимую для перемещения транспортного средства или силовых аксессуаров. При выборе химического состава батареи и конструкции ее компонентов приходится идти на компромисс, чтобы максимизировать энерго- или энергетические характеристики аккумуляторных систем. Например, батареи, которые предназначены для максимально возможного заряда, используемые в BEV, предназначены для более высокой емкости хранения энергии.Напротив, аккумуляторы, которые должны выдерживать большое количество циклов зарядки и разрядки аккумуляторов, такие как те, которые используются в HEV, спроектированы с возможностью передачи электрической энергии с более высокими показателями мощности. Чтобы лучше понять проблемы, связанные с использованием литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии в автомобильных приложениях, особенно в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности, приводится сокращенное объяснение принципов работы, компромиссов приложений и факторов влияния. по коммерциализации представлена ​​ниже.

Проще говоря, батарея содержит по крайней мере два электрохимических элемента, которые преобразуют химическую энергию в электрическую в форме тока, напряжения и мощности (на основе передачи энергии с течением времени). На рис. 8-2 показано очень простое изображение электрохимической батареи.

Во время электрического разряда ток течет от катода (положительный вывод) к аноду (отрицательный вывод), оба из которых изолированы разделителем. Это происходит потому, что катод заряженной батареи по определению имеет более высокий электрический потенциал, чем анод.Важно отметить, что направление тока противоположно направлению потока электронов. Следовательно, ток по определению течет по цепи от катода к аноду, а электроны текут от анода к катоду. Когда батарея подключена к внешней цепи, электролит внутри батареи поддерживает поток ионов, создаваемый химическими реакциями, когда они передаются между катодом и анодом. При разряде катионы (положительные ионы) мигрируют к катоду, где они могут объединяться с электронами, которые текут от анода к катоду.Если анионы (отрицательные ионы) существуют, как в свинцово-кислотной батарее, они мигрируют к аноду. Следовательно, относительное движение ионов поддерживает соответствующий поток электронов и связанный с ним ток, так что батарея со временем вырабатывает электрическую энергию для выполнения работы.

Как обсуждалось ранее, химический состав литий-ионных аккумуляторов обеспечивает более высокий уровень удельной энергии, чем свинцово-кислотные, никель-металлогидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы. На рис. 8-3 представлены дополнительные сведения об электрохимической функции литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные батареи накапливают энергию за счет внедрения заряженных ионов лития в анод, который может быть углеродным / графитовым, титанатным, кремниевым или другим оксидом металла. Зарядное устройство перемещает электроны от катодной стороны батареи к аноду, что, в свою очередь, заставляет положительно заряженный Li + мигрировать через сепаратор к аноду. Химические реакции в случае графитового анода и фосфата лития-железа следующие:

Литий-ионный аккумулятор Зарядный механизм

Реакция на катоде:

LiFePO ₄ → FePO ₄ + Li ⁺ + e ^—

Электронный поток запускается зарядным устройством и образует Li ⁺ .

Реакция на аноде:

Li ⁺ + e ^— + C ₆ → LiC ₆

Ионы

Li ⁺ проходят через сепаратор и соединяются с электронами.

Как показано на рисунке, по мере удаления и переноса электронов создается равное количество ионов Li ⁺ , чтобы процесс оставался сбалансированным. Во время зарядки эти ионы Li ⁺ переносятся в электролите через

.