Зависимость заряда аккумулятора от напряжения: Страница не найдена — AkkumulyatorAvto.ru — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Таблица заряда аккумулятора авто

Рабочее состояние аккумуляторной батареи определяется по ее напряжению, которое, надо заметить, при разряде, заряде и на холостом ходу будет очень сильно различаться и, тем не менее, эта характеристика АКБ является основной для определения степени заряженности аккумулятора вашего автомобиля.

Первый способ
Можно воспользоваться двумя простыми методами определения заряженности АКБ. Первый способ наиболее простой. Он заключается в обычном измерении электрического напряжения на контактных клеммах аккумуляторной батареи, для чего необходим цифровой вольтметр, поскольку он может показать при замере точное значение уровня напряжения АКБ, включая десятые и даже сотые доли вольта.
Напряжение аккумуляторной батареи измеряют на ее клеммах обязательно при отсутствии как разрядного, так и зарядного токов в течение 4-5 часов. Это время необходимо для того, чтобы напряжение могло придти в нормальное стабильное состояние.

Нормальное напряжение стартерных аккумуляторных батарей с жидким электролитом составляет от 12,5 до 12,9 вольт. В таблице мы привели показатели напряжения для АКБ с жидким электролитом и степень его заряженности.

Ниже: степень заряженности, % -> Напряжение батареи (В.)
100 -> 12.71
95 -> 12.65
90 -> 12.57
85 -> 12.53
80 -> 12.47
78 -> 12.41
70 -> 12.37
65 -> 12.33
60 -> 12.29
55 -> 12.25
50 -> 12.21
40 -> 12.13
30 -> 12.05
20 -> 11.99
10 -> 11.95
Более точно измерить уровень заряженности аккумулятора можно только с помощью специальных зарядных устройств с микропроцессором и памятью. Эти современные устройства могут отслеживать как разряд, так и заряд аккумулятора на протяжении нескольких циклов. Такой метод является наиболее точным и с его помощью можно сэкономить деньги при замене или обслуживании аккумулятора.

Второй способ определения заряженности АКБ
Второй способ заключается в измерении плотности электролита и по этому параметру можно будет определять степень заряженности аккумулятора вашей автомашины, но этот метод подходит не ко всем аккумуляторам, а только к АКБ с жидким электролитом.
В таблице приведены показатели плотности электролита и соответствующий этому показателю уровень заряженности аккумулятора.

Ниже: уровень заряженности, % -> Плотность электролита
100 -> 1.266
95 -> 1.258
90 -> 1.250
85 -> 1.242
80 -> 1.234
78 -> 1.226
70 -> 1.219
65 -> 1.212
60 -> 1.205
55 -> 1.198
50 -> 1.191
40 -> 1.177
30 -> 1.163
20 -> 1.149
10 -> 1.135

Информационный сайт о накопителях энергии

Автомобильная батарея состоит из 6 элементов, соединенных последовательно. Каждая банка имеет полный заряд 2,10-2,15 В, поэтому общее напряжение суммируется, составляет 12,6 – 12,8 В. Какое напряжение у АКБ после отключения ЗУ? При установке аккумулятора в авто величина напряжения после зарядки должна быть 12,4 В. это нормально. Аккумулятор автомобиля стартовый, в период запуска двигателя разряжается, в процессе движения восстанавливает энергию от генератора машины. Если напряжение в аккумуляторе снижается до 12 В, устройство требует зарядки от сети. Большая потеря заряда в банках характеризуется, как глубокий разряд, разрушающий батарею.

Напряжение зарядки аккумулятора автомобильным зарядным устройством

Автомобиль, эксплуатируемый с преимуществом длинных пробегов, успевает полностью зарядиться от генератора для следующего пуска. Но заряд его не будет полным. Степень зарядки аккумулятора можно определить по напряжению на клеммах. Чем меньше величина, тем слабее концентрация электролита в банках.

Проверить заряд аккумулятора, можно воспользовавшись мультиметром. Следует установить градуировку «переменный ток» и замерить показатель на клеммах. Можно определить уровень заряда по плотности электролита.

Степень зарядки автомобильного аккумулятора определяется по напряжению, как в таблице.

Чтобы поднять емкость аккумулятора, необходимо зарядить его специальным зарядным устройством. Это преобразователь напряжения, выпрямитель. Аккумуляторы бывают обслуживаемые, необслуживаемые, гелевые, AGM, литиевые. Напряжение и ток зарядки их отличается по напряжению, времени, длительности циклов. Есть универсальные ЗУ, рассчитанные на переключение режимов для разных моделей АКБ, регулирование параметров.

Напряжение на клеммах аккумулятора при зарядке

Для зарядки аккумулятра от зарядного устройства выбирают режим с постоянным током или напряжением. Оба они одинаково эффективны, но применяются к разным батареям. В процессе зарядки и эксплуатации аккумулятора необходимо производить замеры напряжения на клеммах кислотного аккумулятора.

Чтобы зарядить батарею на 12 В, потребуется установить режим постоянного напряжения 16 -16,5 В. Используя ток 14,4 В можно зарядить аккумулятор на 75-85 %. При постоянном напряжении сила зарядного тока величина переменная, ограничивается только ЗУ.

Какое напряжение для зарядки нужно установить? Исходят из достижения критического напряжения, сопровождающегося «кипением» — выделением газа из банок автомобильного аккумулятора. Нормально заряженным считают аккумулятор, с напряжением на клеммах от 12,6 до 14,5 В. Снимать показания следует прибором, не полагаясь на бортовой компьютер. Замеры на работающем двигателе, и в отключенной батарее отличаются.

Допустимое напряжение зарядки на клеммах аккумулятора при работающем моторе варьируется 13,5 -14 В. Показатель показывает недозаряд батареи, если напряжение выше. Нужно повторить замер через 2 минуты, возможно, батарея разрядилась при запуске. Если напряжение зарядки низкое – аккумулятор теряет ресурс или проблемы исходят от автомобильного генератора. Проводить замеры нужно, отключив бортовые системы.

Замеряя напряжение зарядки аккумулятора на неработающем авто, невозможно выявить проблемы с генератором, однако хорошо определяется степень зарядки аккумулятора. Напряжение 12,5 – 14 В говорит об отсутствии проблем. При низком показателе необходимо проверить:

состояние электролита – субстанция должна быть прозрачной, уровень нормальным;
многое зависит от уровня заряда АКБ;
определение возможности подзарядки до оптимального напряжения.

Тестирование выявит проблемы с аккумулятором, его работоспособность.

Зарядка аккумулятора постоянным сопротивлением

Возможна ли зарядка АКБ с постоянным сопротивлением? Из формулы I =U*R, понятно, если установить сопротивление величиной постоянной, то переменными станут ток или напряжение. Но внутри аккумулятора сопротивление – величина переменная, влияющая на поглощение энергии. Полное сопротивление складывается из сопротивления поляризации, которое меняется и омического, остающегося стабильным в одинаковых условиях и для конкретного аккумулятора.

На сопротивление влияют температура, степень разряженности, концентрация электролита, учтенные в характеристиках разрядных кривых АКБ. Но если в формуле сопротивление величина переменная во времени и состоянии автомобильного аккумулятора, то постоянным при зарядке может быть ток, напряжение или комбинирование тока и напряжения. Для сглаживания величины тока зарядки используется резистор — балластное сопротивление.

Какое напряжение выставлять при зарядке аккумулятора

Напряжение это разность потенциалов, и ток потечет в ту сторону, где эта величина будет меньшей. Поэтому напряжение зарядного устройства выбирается всегда выше, чем уровень зарядки автомобильного аккумулятора. Чем больше разница напряжения, тем быстрее и полнее наберет емкость аккумулятор автомобиля после зарядки.

Во время зарядки при постоянном напряжении предел установленного на ЗУ параметра ниже, чем характеристика, при которой начинается выделение газов из обслуживаемого аккумулятора. Какое значение разности потенциалов нужно для зарядки автомобильного аккумулятора? Максимальное напряжение, применяемое при зарядке батареи 16, 5 В. Какой параметр должен быть, зависит от вида АКБ. От напряжения зависит время и полнота зарядки аккумулятора. Соотношение напряжения заряда, восстановления емкости для батареи 12 В за 24 часа таково:

Напряжением 14,4 В можно зарядить батарею на 75-80 %;
Используя напряжение 15 В степень заряда 85 – 90 %;
Напряжением 16 В батарея заряжается на 95 – 97 %;
Максимальным напряжением 16,3 -16,5 В батареи заряжаются полностью.

При достижении напряжения на батарее 14,4 – 14,5 на ЗУ загорается сигнал окончания зарядки.

Установлено, что именно это напряжение автомобильного аккумулятора не создает газовыделения после и во время зарядки. Поэтому при реальной эксплуатации автомобилей, генератор через регулятор напряжения ограничивает максимальный уровень напряжения этим значением. Летом этот показатель близок к 100 % емкости, зимой соответствует 13,9-14,3 В, при работающем моторе, что соответствует 70-75 % емкости.

Максимальное напряжение зарядки аккумулятора

Мы знаем, современные авто высокого класса имеют бортовую систему, работающую на 16 В. Какие аккумуляторы применяются в этих АКБ? Для того чтобы не было газовыделения, ситема должна быть закрытой.

Значит, необслуживаемые Ca/Ca аккумуляторы могут выдержать жесткие условия эксплуатации. Для них используется особый режим зарядки. Использование кальция вместо сурьмы позволяет вести зарядку аккумулятора повышенным напряжением, при этом электролит вскипает. Необслуживаемый аккумулятор не терпит резких перепадов напряжения в бортовой сети. Он предназначен для автомобилей с хорошей системой электронного контроля напряжения. Более терпимы к условиям эксплуатации гибридные батареи, из малосурьмянистых и кальциевых пластин.

Напряжение аккумулятора в конце зарядки

После полной зарядки АКБ заряд несколько изменится. Происходит диссоциация электролита с заполнением пор токовыводящих пластин. Установленный в подкапотное пространство автомобильный аккумулятор принимает температуру окружающей среды, и емкость изменится в большую сторону при жаре или падает при минусовых температурах. Поэтому точно узнать после зарядки, какое напряжение аккумулятора автомобиля, можно, установив его на место. Даже, находясь в мастерской, напряжение на клеммах изменяется. Это особенно заметно, если не полностью проведен цикл и ток зарядки не упал до 200 мА. При этом происходит перераспределение заряда, и возможна дополнительная подпитка устройства энергией.

Но если после зарядки аккумулятора напряжение падает на работающей машине – это повод для ревизии генератора или замены аккумулятора.

Зависимость зарядки аккумулятора от напряжения

Каждый вид аккумуляторов заряжается на основании характеристик видов использованный конструкций. Самое низкое напряжение зарядки имеют обслуживаемые, гелевые и литиевые аккумуляторы. Причины вскипание, разрушение состава, пожароопасность. Если обслуживаемый аккумулятор можно зарядить простейшим ЗУ, литиевые и гелевые системы требуют соблюдения 2 ступенчатого комбинированного режима накопления энергии.

Все системы рассчитаны на предотвращение перезаряда, снабжены автоматическим отключением питания при достижении напряжения, какое требуется для автомобильного аккумулятора. При зарядке происходит постепенное снижение силы тока из-за повышения сопротивления, напряжение остается стабильным. После зарядки процесс электрохимической реакции продолжается, в виде незначительного саморазряда.

Важно, чтобы напряжение зарядки всегда превышало параметры, нужные для эксплуатации прибора. Чтобы ток перетекал, нужен уклон, которым является разность напряжения между ЗУ и батареей.

Видео

Предлагаем посмотреть советы специалиста, как правильно заряжать и обслуживать аккумулятор автомобиля, какое напряжение должно быть на аккумуляторе после зарядки.

Степень заряда автомобильного аккумулятора замеряют при приобретении новой АКБ и при возникновении проблем во время эксплуатации. И если летом допустима определённая разряженность батареи, то с понижением температуры могут возникнуть трудности с энергообеспечением оборудования или даже запуском двигателя. Определение степени заряженности аккумулятора — простая процедура, которую можно осуществить самостоятельно.

Нормальный заряд аккумулятора

Приобретая новый источник питания, следует проверить степень заряженности аккумулятора, подразумевающую количество энергии, которое может выдавать аккумуляторная батарея на протяжении определённого времени. Именно поэтому замеряется заряд АКБ в Ампер-Часах. Для получения максимально грамотных показаний стоит проводить несколько замеров: без нагрузки или с ней.

Для новой АКБ уровень разности потенциалов должен быть больше 12 вольт. Если напряжение аккумулятора автомобиля упало до 10,8В, то использование такой батареи не рекомендуется — её следует зарядить. После полной зарядки АКБ показатель напряжения будет равен примерно 12,6 вольтам. Плотность электролита целиком заряженного аккумулятора составляет приблизительно 1,28 гр/см3.

Как изменяется напряжение при разряде аккумулятора

Прямая связь таких параметров, как напряжение и состояние химических элементов (электролита и пластин), а также уровня зарядки, отражается на работоспособности всей системы.

После полного заряда автомобильного аккумулятора электролит имеет высокую концентрацию кислоты, и напряжение батареи максимально. Во время эксплуатации плотность уменьшается, в связи с этим падает значение напряжения, следовательно и заряд АКБ. Стоит отметить, что разность потенциалов источника питания изменяется не только от заряда аккумулятора, но и от количества приборов, подключённых к сети.

Как соотносятся заряженность батареи и напряжение аккумулятора, можно увидеть на этом рисунке:

Тесно связаны напряжение и ёмкость АКБ. Оба параметра производитель указывает в модели источника питания. Они показывают, какую нагрузку энергии выдаёт аккумуляторная батарея на протяжении определённого времени разряда. Большие токи и быстрый разряд уменьшают ёмкость источника питания, меньшие — могут способствовать увеличению этого показателя.

Остаточную ёмкость аккумулятора принято проверять:

по напряжению под мощностью при помощи нагрузочной вилки и постоянного тока;
спектральным анализом;
приборами, снимающими показания при переменном токе.

Все эти способы базируются на сведениях о сопротивлении АКБ, что позволяет только качественно оценить состояние источника питания. Зависимость ёмкости аккумулятора от напряжения не является причиной для установления работоспособности батареи. Связано это с возможным наличием плавающего заряда даст совершенно нормальный результат диагностики, что не будет соответствовать действительности. Поэтому мы рекомендуем проверять остаточную ёмкость АКБ от напряжения с помощью специалистов, которые проведут компьютерное исследование батареи.

Как правильно замерить напряжение аккумулятора

Максимально точные значения можно получить, осуществив комплекс диагностик. Для этого необходимо иметь при себе специальные устройства (мультиметр, вольтметр или нагрузочную вилку). Для осуществления измерений напряжения от аккумулятора необходимо соединить контакты устройства и клеммы батареи.

Во время диагностических процедур стоит понимать, что источник питания, подсоединённый к бортовой системе авто, потребляет энергию. Поэтому показания могут быть несколько ниже, но они не должны опускаться ниже значений 11—11,5 вольт. Проведение корректных измерений допустимо на полностью отключённой и заряженной АКБ, то есть электрическая цепь должна быть разомкнута. Однако это необязательное условие: если вы проверяете напряжение в замкнутой цепи, то учитывайте определённую погрешность.

АКБ подсоединена к системе автомобиля, который не заведён. При этом условии бортовая сеть потребляет определённое количество энергии, поэтому показатель напряжений должен находиться в диапазоне 12,5—13,0 В.
На заведённой машине с выключенными источниками потребления энергии показания прибора должны варьироваться в промежутке от 13,5 до 14 вольт. Более высокие показания говорят о том, что батарея разряжена, а генератор работает не в штатном режиме. Стоит учесть, что повышение данных в холодное время года не является точным свидетельством разряженности АКБ. Если в течение некоторого времени вольтаж вошёл в рамки, то система полностью работоспособна. Пониженные показатели (от 13 до 13,4 вольта) говорят о некоторой разряженности батареи. Необходима зарядка аккумулятора.
На заведённой машине с включёнными источниками потребления электроэнергии значение напряжений должно быть больше 12,8—13,0 В.

Обращаем ваше внимание, работа с мультиметром или вольтметром допускает обратное соотношение полюсов измерительного прибора и клемм АКБ. Нагрузочная вилка должна использоваться строго в соответствии с полярностью.

Мы не рекомендуем проверять напряжение аккумулятора в машине с помощью бортовой системы, потому что она подключена не напрямую к батарее. Поэтому допускаются определённые погрешности измерений.

Проверка заряда аккумулятора по напряжению рекомендуется спустя некоторое время после полной зарядки аккумулятора автомобиля, а также в условиях рабочей температуры (около 20 градусов Цельсия).

Ниже представлена таблица «Степень заряда АКБ по напряжению».

Уровень заряда АКБ

Напряжение в разомкнутой цепи малосурьмянистых (Sb/Sb) и гибридных (Sb/Ca) аккумуляторов, вольт

Напряжение в разомкнутой цепи

в кальциевых (Ca/Ca) и AGM/Gel (Ca/Ca) аккумуляторах, вольт

Уровень заряда аккумулятора автомобиля по напряжению

Главная » Разное » Уровень заряда аккумулятора автомобиля по напряжению

Определяем степень заряженности аккумулятора по напряжению

Нормальный заряд аккумулятора

Как изменяется напряжение при разряде аккумулятора

Как соотносятся заряженность батареи и напряжение аккумулятора, можно увидеть на этом рисунке:

Остаточную ёмкость аккумулятора принято проверять:

по напряжению под мощностью при помощи нагрузочной вилки и постоянного тока;
спектральным анализом;
приборами, снимающими показания при переменном токе.

Как правильно замерить напряжение аккумулятора

АКБ подсоединена к системе автомобиля, который не заведён. При этом условии бортовая сеть потребляет определённое количество энергии, поэтому показатель напряжений должен находиться в диапазоне 12,5—13,0 В.
На заведённой машине с выключенными источниками потребления энергии показания прибора должны варьироваться в промежутке от 13,5 до 14 вольт. Более высокие показания говорят о том, что батарея разряжена, а генератор работает не в штатном режиме. Стоит учесть, что повышение данных в холодное время года не является точным свидетельством разряженности АКБ. Если в течение некоторого времени вольтаж вошёл в рамки, то система полностью работоспособна. Пониженные показатели (от 13 до 13,4 вольта) говорят о некоторой разряженности батареи. Необходима зарядка аккумулятора.
На заведённой машине с включёнными источниками потребления электроэнергии значение напряжений должно быть больше 12,8—13,0 В.

Ниже представлена таблица «Степень заряда АКБ по напряжению».

Уровень заряда АКБ	Напряжение в разомкнутой цепи малосурьмянистых (Sb/Sb) и гибридных (Sb/Ca) аккумуляторов, вольт	Напряжение в разомкнутой цепи в кальциевых (Ca/Ca) и AGM/Gel (Ca/Ca) аккумуляторах, вольт
100%	12,516—12,663	12,666—12,813
75%	12,316—12, 463	12,466—12,613
50%	12,106—12,253	12,266—12,413
25%	11,926—12,073	11,866—12,013
0%	11,756—11,903	11,666—11,813

Таблица 1. Степень заряда аккумулятора по напряжению.

Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора

Под плотностью следует понимать соотношение дистиллированной воды и серной кислоты (65% к 35% соответственно), являющееся максимально оптимальным для автомобильных источников электрического питания и обеспечивающее накопление заряда электричества. Чем ниже плотность электролита, тем ниже напряжение аккумулятора автомобиля и уровень его заряда. При увеличении плотности ухудшается работоспособность АКБ.

Определённая степень разряда батареи характеризуется активным поглощением серной кислоты и её оседанием на пластинах. Сульфация металлических элементов становится причиной увеличения их жёсткости и неспособности участвовать в химическом процессе. Так как серная кислота тратится, меняется соотношение компонентов — жидкость становится менее плотной, что сказывается на способности аккумулятора в машине держать заряд.

Наглядно увидеть зависимость уровень заряда аккумулятора от плотности электролита можно в этом графике:

Уровень заряда АКБ	Значение плотности электролита
100%	1,249—1,297
75%	1,209—1,257
50%	1,174—1,222
25%	1,139—1,187
0%	1,104—1,152

Таблица 2. Степень заряда аккумулятора по плотности.

Определение степени зарядки аккумулятора по встроенному гидрометрическому индикатору

Диагностика работоспособности источника питания вышеописанными способами нужна в тех случаях, когда аккумуляторная батарея не оснащена специальным индикатором. Наличие указателя зарядки аккумулятора автомобиля позволяет оценить состояние источника питания без использования дополнительных средств.

При заряде батареи свыше 60% индикатор горит зелёным светом. Это означает полную исправность АКБ и возможность запуска двигателя. Отсутствие зелёной индикации и тёмный цвет окошка сообщает о низком заряде батареи и необходимости её зарядить. Запуск автомобиля может быть затруднён. Светлый указатель информирует о том, что процент дистиллированной воды мал — её необходимо долить.

В данной статье мы постарались максимально развёрнуто ответить на все вопросы о степени зарядки АКБ по напряжению. Для диагностики состояния источника питания вам понадобится специальный инструмент:

вольтметр или мультиметр, с помощью которых можно провести исследования как по вольтажу, так и по значениям сопротивления;
ареометр, замеряющий плотности электролита;
устройство необходимое для заряда АКБ, имеющей определённую степень разряженности.

Для удобства восприятия информации в тексте представлена таблица заряда аккумулятора и таблица напряжения аккумулятора автомобиля.

Во время работ не забывайте про степень зарядки источника питания, которая напрямую влияет на получаемые показания. Определить степень заряженности вам также помогут вышеперечисленные приборы.

Аккумулятор — важный элемент системы машины, позволяющий ей полноценно функционировать, даже когда она не заведена. Вряд ли кому-то хочется в неподходящий момент оказаться перед проблемой разряженного источника питания. Мы настоятельно рекомендуем проводить диагностику батареи с определённой периодичностью. А как вы проверяете заряд автомобильной АКБ, поделитесь с нами в комментариях.

Определяем степень заряженности аккумулятора по напряжению Ссылка на основную публикацию

Напряжение зарядки аккумулятора автомобиля

Напряжение зарядки аккумулятора автомобильным зарядным устройством

Степень зарядки автомобильного аккумулятора определяется по напряжению, как в таблице.

Напряжение на клеммах аккумулятора при зарядке

состояние электролита – субстанция должна быть прозрачной, уровень нормальным;
многое зависит от уровня заряда АКБ;
определение возможности подзарядки до оптимального напряжения.

Тестирование выявит проблемы с аккумулятором, его работоспособность.

Зарядка аккумулятора постоянным сопротивлением

Какое напряжение выставлять при зарядке аккумулятора

Напряжением 14,4 В можно зарядить батарею на 75-80 %;
Используя напряжение 15 В степень заряда 85 – 90 %;
Напряжением 16 В батарея заряжается на 95 – 97 %;
Максимальным напряжением 16,3 -16,5 В батареи заряжаются полностью.

При достижении напряжения на батарее 14,4 – 14,5 на ЗУ загорается сигнал окончания зарядки.

Максимальное напряжение зарядки аккумулятора

Напряжение аккумулятора в конце зарядки

Зависимость зарядки аккумулятора от напряжения

Видео

Какое должно быть напряжение автомобильного аккумулятора, советы бывалых

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

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

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

Нормальные показатели с нагрузкой и без

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

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

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

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

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

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

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

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

Проверка эта очень простая. Специальным прибором нагружаем аккумулятор.

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

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

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

Определение уровня заряженности

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

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

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

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

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

Таблица заряженности

Данная таблица поможет определить состояние аккумулятора и степень его заряженности.

Напряжение АКБ	Степень заряженности АКБ
12,6 вольт и выше	100 %
12,5 вольт	90 %
12,42 вольт	80 %
12,32 вольт	70 %
12,2 вольт	60 %
12,06 вольт	50 %
11,9 вольт	40 %
11,75 вольт	30 %
11,58 вольт	20 %
11,31 вольт	10 %

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

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

Полезное видео

Подробное видео об определении работоспособности аккумулятора по напряжению:

Причины отклонений от нормы

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

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

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

Читайте также: Самостоятельно производим калибровку батареи андроид

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

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

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

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

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

Какое напряжение должно быть на аккумуляторе

Главная > Теория > Какое напряжение должно быть на аккумуляторе

Аккумулятор для автомобиля – настолько важный элемент, что он может даже при выключенном моторе поддерживать работу многих узлов машины, работающих от электричества, а также системы сигнализации. Однако, главная задача аккумуляторной батареи (АКБ) состоит в запуске стартера после поворота ключа зажигания. Если в процессе работы двигателя генератору не хватает мощности, АКБ является резервным вариантом. Однако выполнять все возложенные функции аккумулятор может только, если сам будет достаточно заряжен, поэтому любому автолюбителю необходимо знать, каким же должно быть напряжение на аккумуляторной батарее.

Аккумулятор – один из важнейших элементов автомобиля

Что такое аккумуляторное напряжение

Напряжение АКБ, а также показатели объема и плотности электролитической жидкости в ней способны показать, насколько пригоден данный аккумулятор к работе. Для длительной и беспроблемной службы этого агрегата необходимо постоянно контролировать уровень его заряда и другие параметры и вовремя его подзаряжать.

Напряжением аккумуляторной батареи считается разница между потенциалами на ее выводных концах. Этот показатель неразрывно связан с понятием электродвижущей силы – ЭДС (она обуславливает течение электричества по цепи, а также существование той самой разницы потенциалов). При отсутствии ЭДС напряжение просто не появится. Однако даже если электрическая цепь разомкнута, в АКБ присутствует электродвижущая сила и, соответственно, имеется напряжение.

Чем и в чём измеряется напряжение

Так же, как и электродвижущая сила, аккумуляторное напряжение принято считать в вольтах. Согласно электрофизической формуле, величина ЭДС есть сумма напряжения и произведения тока в цепи на внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи. Проще говоря, нормальное напряжение аккумулятора вкупе с током внешней нагрузки и составляют его электродвижущую силу.

Для того чтобы определить, сколько вольт должен показывать заряженный аккумулятор, пригодятся такие приборы, как тестер-мультиметр или совсем простой вольтметр.

Прибор для измерения напряжения в АКБ – мультиметр

Чтобы проверить заряд аккумулятора с помощью мультиметра, он должен быть выставлен в режим контроля напряжения. Его щупы-манипуляторы соприкасаются с:

положительным выводом – щуп красного цвета;
отрицательным выводом – щуп черного цвета.

Важно! Не стоит бояться перепутать выводы, в таком случае просто показатели аккумулятора по напряжению выйдут отрицательными, а это невозможно.

Обратите внимание! Предварительно следует разомкнуть электрическую цепь автомобиля, т. е. попросту снять аккумуляторную батарею (или убрать клеммы), чтобы АКБ работал без нагрузки. Значение напряжения будет высвечиваться на дисплее мультиметра.

При нежелательности или невозможности разрыва цепи в авто можно использовать специальные накладные датчики с эффектом изменчивости напряжения магнитного поля, если по ним пропускается электроток заданной величины. Такие измерения будут более точными.

На станциях техобслуживания профессионалы применяют для контроля напряжения, которое способен выдавать аккумулятор, так называемую нагрузочную вилку – некоторое количество шунтов с определенным сопротивлением, которые присоединяются к батарее. В такой вилке уже есть внутренний вольтметр. Для измерения напряжения этим прибором также не требуется размыкать цепь. Показатели, полученные с помощью нагрузочной вилки, дают возможность оценить, какой уровень напряжения показывает аккумулятор при запуске двигателя.

Нагрузочная вилка имеет встроенный вольтметр

Норма заряда АКБ

Итак, какое напряжение должно быть на аккумуляторе, когда он полностью зарядится?

Нормой для АКБ из шести элементов является от 12,6 до 12,9 вольт. Это напряжение, выдаваемое в полностью заряженном состоянии, т. е. на одну «банку» приходится 2,1-2,15 вольта. Если измерения приносят меньшие цифры, аккумулятор разрядился или сломан, это чревато более медленным вращением стартера и плохой работой двигателя.

Напряжение на клеммах аккумулятора, которое измеряется в момент заведения мотора от стартера, должно быть не ниже 9,5 вольт (оптимально 13,5-14 вольт). Если значение опускается ниже нормы, это повод считать стартер неисправным (чем дольше он используется, тем более это вероятно). Если же показатели превышают норму (могут достигать 14,5 вольт), значит, аккумуляторная батарея очень сильно разряжена, и генератор это компенсирует повышенной выработкой тока.

Напряжение АКБ зависит и от плотности, и температуры электролитической жидкости в ней. Чем выше плотность, чем выше уровень напряжения батареи. Существует специальная таблица, показывающая зависимость процента заряженности аккумулятора, плотности и температуры электролита. Например, при 100-%ном уровне заряда напряжение составит 12,7 вольт, плотность электролита – 1,265 грамм/см3, а температура замерзания – 60 градусов. При половинном (50%) заряде напряжение – 12,20 вольт, плотность – 1,19 грамм/см3, а температура – 24 градуса.

Что делать, если аккумулятор разряжается

Если измерения показывают низкий заряд аккумулятора, это не значит, что он не пригоден к использованию. Конечно, все автоспециалисты в один голос советуют держать заряд батареи на ста процентах, однако достичь такого положения можно, только если сначала заряжаем ее и потом постоянно пускаем на выводы электричество, компенсирующее потери при саморазрядке.

Крайне не рекомендуется использовать АКБ в автомобиле, если напряжение в нем составляет меньше 12 вольт. Такая батарея обязательно требует зарядки, ибо ее работа в таком состоянии приведет к повышенному сульфатированию аккумуляторных пластин и, как следствие, резкому снижению батарейной емкости.

Дополнительная информация. Также может случиться т.н. глубокий разряд, пара случаев которого окончательно и необратимо выводят кальциевые батареи из строя.

Процесс зарядки автомобильного аккумулятора

Производить зарядку сетевым зарядным аппаратом необходимо по всем правилам, а также вовремя заменять вышедшие из строя элементы на новые. На 100%-ную зарядку требуется не менее 9 или даже10 часов, а вовсе не пару часов, как индексируется на зарядке. Необходимо придерживаться следующих правил:

пробки аккумулятора должны быть откручены для контактирования с кислородом;
при недостаточном уровне электролитической жидкости добавляется дистиллированная вода;
при слишком низком уровне электролита лишь в одном элементе батареи (или во всех сразу) аккумулятор восстановлению не подлежит;
такой же вывод следует из слишком мутной жидкости в «банках» акб;
если аккумулятор необслуживаемый (в т.ч. гелевый), зарядка должна производиться не больше 2 часов.

Напряжение на аккумуляторе – один из главных показателей его работоспособности. Автовладельцам необходимо следить за уровнем заряда и вовремя подзаряжать. При этом срок службы АКБ определяется производителями в количестве раз разрядки и зарядки.

Видео

Методы зарядки автомобильного аккумулятора — ЭнергоМет в Магнитогорске

Простейший способ проверить состояние автомобильного аккумулятора заключается в измерении напряжения АКБ при неработающем двигателе и измерении плотности электролита. При этом можно руководствоваться следующей таблицей.

Таблица показателей напряжения, состояния и плотности электролита в АКБ

Состояние АКБ	Плотность электролита, г/см3	Напряжение, В
Полностью заряжена	1,27-1,29	12,3-12,9
Заряжена на 70%	1,23-1,25	12,0-12,1
Заряжена на 50%	1,16-1,18	11,8-12,0
Разряжена	1,11-1,13	1188

Если вы обнаружите, что ваша АКБ нуждается в заряде, сделать это можно несколькими способами.

Существуют два классических метода заряда: током постоянной силы и при постоянном напряжении.

Первый метод предполагает подключение АКБ к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом – 1/10 Ср (где Ср – номинальная емкость батареи). Одно из главных преимуществ данного метода является возможность полного заряда батареи.
Среди недостатков можно выделить необходимость стабилизации силы тока, обильное газовыделение, возможность повышения температуры.

Метод заряда при постоянном напряжении позволяет зарядить АКБ до 90-95% от номинальной емкости. Главный недостаток – значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.
Рассмотрим оба метода более подробно.
Зарядка аккумулятора при постоянном токе.
Исходя из названия метода, ясно, что в ходе всего времени заряда сила тока должна оставаться постоянной. Чтобы создать такие условия, необходимо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Сделать это можно с помощью следующих способов:
• подключение в зарядную цепь реостата;
• использование регуляторов силы тока, которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда изменяют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение сохранялось постоянным;
• изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока, корректируя его до требуемого постоянного значения.

Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С0 (где С0 – номинальная емкость батареи). При этом коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. С повышением силы зарядного тока, уровня заряженности и при понижении температура электролита он будет уменьшаться.

Если заряд полностью разряженных батарей производить при комнатной температуре, то процесс заряда в начальный момент идет с наибольшим коэффициентом использования тока. Внутренне суммарное сопротивление батареи увеличивается, что приводит к потере энергии на нагрев электролита, электродов и прочих компонентов батареи. На финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс – электролиз воды, входящей в состав электролита.

В процессе электролиза воды выделяется газ. Именно он создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. Для снижения потерь энергии при зарядке, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения, рекомендуется в конце процесса заряда понижать силу зарядного тока.

Специалисты рекомендуют при зарядке постоянным током соблюдать поэтапность работы. На первом этапе заряд производится при токе равном 0,1С0 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С0. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение двух часов. При этом в конце заряда, как уже говорилось выше, происходит бурное выделение газа («кипение» электролита).

Зарядка аккумуляторов при постоянном токе используется также при так называемых уравнительных и форсированных зарядах.

Уравнительная зарядка производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение немного большего времени, чем обычно. Его цель – обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи. Уравнительный заряд нейтрализует влияние глубоких разрядов и рекомендуется как мера, устраняющая нарастающую сульфатацию электродов. Зарядка длится до тех пор, пока во всех аккумуляторах батареи не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения на протяжении трех часов.
Форсированная зарядка аккумуляторов применяется при необходимости в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи. В этом случае величина тока может достигать до 70% от номинальной емкости, но время воздействия должно быть снижено и быть тем меньше, чем больше величина зарядного тока. Практически при заряде током 0,7С0 длительность зарядки не должна быть более 30 минут, при 0,5С0 – 45 минут, а при 0,3С0 – 90 минут. В ходе форсированного заряда нужно контролировать температуру электролита, и при достижении ее уровня 45 °С, прекратить зарядку.

Следует иметь в виду, что использование форсированного заряда применяется только в крайних случаях, так как его регулярное многократное повторение для одной и той же батареи приведет к заметному сокращению срока ее службы.

Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении.
При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С0.

Если автомобильный аккумулятор находится в исправном, но разряженном состоянии, то не нужно боятся такой величины силы тока. Поскольку, несмотря на столь большое его значение в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока.

Метод зарядки аккумуляторов при постоянном напряжении в ряде случаем предпочтительнее в связи с тем, что он обеспечивает более быстрое доведение батареи до рабочего состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Таким образом, зарядка при постоянстве напряжения делает процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию более краткосрочным.

Также как и при постоянном токе, метод зарядки АКБ при постоянном напряжении включает в себя два подвида.

Первый – модифицированный заряд. По своей сути он практически приближен к заряду при постоянном напряжении. Его цель – немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для создания подобных условий в электрическую сеть последовательно с аккумуляторной батареей подключают резистор небольшого сопротивления. Такой прием известен под названием – «способ с полупостоянным напряжением». При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых АКБ наилучшим является напряжение 2,6 В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8 часов.

Второй – постоянная подзарядка. Постоянные подзарядки в основном используются для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов.

Есть и неклассический способ зарядки АКБ, так называемый автоматический метод. Он считается наиболее современным и оптимальным, включающим в себя два этапа. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1 С0, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током. Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита. При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд АКБ. В этой стадии режим может длиться неограниченно долго, поддерживая постоянную готовность АКБ при ее 100-процентной степени заряженности. За счет автоматического управления всем процессом данный метод не требует какого-либо контроля.

Следует обратить внимание, что все вышеперечисленные методы зарядки аккумуляторных батарей относятся к обслуживаемым АКБ. Необслуживаемые батареи имеют ряд специфических ограничений, установленных производителем и которых нужно строго придерживаться во избежание порчи аккумулятора.

Контроль аккумуляторов | ЭлектроФорс

Информация о состоянии аккумуляторных батарей на катере или яхте нужна не только любителям электротехники. Эти данные часть системы безопасности судна. Потеря питания в чрезвычайной ситуации приводит к серьезным последствиям, а неконтролируемый разряд аккумуляторов к существенным материальным потерям

Содержание статьи

Что контролировать в аккумуляторах
Аккумуляторы нельзя разряжать ниже определенного уровня. «Напряжение окончания разряда» – это минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи. Если разряд аккумулятора продолжается после достижения «напряжения окончания разряда» аккумулятор может быть поврежден или разряжен до такой степени, что его больше нельзя будет использовать.
Но главный показатель состояния аккумуляторной батареи – это емкость. Она характеризует способность аккумулятора сохранять энергию и определяет время его работы без подзарядки.
Высвобождаемая емкость – это заряд, который аккумулятор отдает до того как его напряжение станет равным напряжению окончания разряда. Доступная емкость – это высвобождаемая емкость полностью заряженного аккумулятора. Для нового аккумулятора доступная емкость равна или немного отличается от номинальной. В процессе эксплуатации доступная емкость уменьшается.
Заряженность (SoC) — это отношение высвобождаемой емкости к доступной. Характеризует текущий заряд аккумулятора. Измеряется в процентах
Работоспособность (SoH) – отношение доступной емкости к номинальной.
Контроль аккумуляторов под нагрузкой
Красная кривая – это зависимость напряжения аккумулятора от уровня его заряда без нагрузки. Синяя линия — фактический профиль напряжения аккумуляторной батареи для некоторой заданной нагрузки постоянного тока. Зеленая — «Напряжение окончания разряда». Поскольку у аккумулятора есть ненулевое внутреннее сопротивление, синяя кривая расположена ниже красной. Чем больше потребляемый ток, тем сильнее реальный заряд отличается от максимально возможногоТакое устройство не только не сможет предсказать оставшееся время работы аккумулятора, но и не точно оценит его текущее состояние. За красивым индикатором кроется обычный вольтметр
Напряжение полностью заряженного аккумулятора выше чем разряженного. На этом факте основан самый простой способ контроля – измерить текущее напряжение аккумулятора и сравнить его с напряжением полностью заряженной батареи. Однако такая оценка оказывается не слишком аккуратной. По ней с уверенностью можно утверждать лишь, что аккумулятор заряжен на 100% и что он полностью разряжен. Не высокая точность вызвана тем, что при заданном состояния заряда и различных уровнях нагрузки мгновенное напряжение аккумулятора не постоянно, а колеблется вверх-вниз.
Скачки напряжения зависят от внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи. Если ток разряда очень мал, то внутренние потери не велики и заряд, аккумулятора практически равен максимально возможному. При более высокой нагрузке потери увеличиваются и заряд, отданный аккумулятором до момента достижения минимального рабочего напряжения оказывается меньше.
Счетчик ампер часов
Вместо того, чтобы определять состояние аккумулятора по напряжению, можно измерять ток. Счетчик ампер часов контролирует ток, получаемый и отдаваемый аккумулятором, суммирует его за период использования и прибавляет вычисленное значение к начальной заряженности аккумуляторной батареи. Поскольку исходное состояние аккумулятора и ток заряда-разряда можно измерить достаточно точно, счетчик ампер часов определяет текущее состояние аккумулятора достовернее, чем вольтметр. Однако у него тоже есть несколько недостатков
Как и в любом устройстве в аккумуляторе существуют потери, поэтому отдаваемый им заряд всегда меньше полученного. Потери не постоянны, а зависят от температуры, тока заряда-разряда и возраста батареи. Эффективность одного и того же аккумулятора в разных условиях разная.
Максимальный измеряемое напряжение, В 95 199
Максимальный измеряемый ток, А 500 199
Шунт 500А/50мВ 200А/100мВ
Количество подключаемых групп АКБ 1 4
Измерение напряжения групп АКБ, шт 1 4
Измерение тока групп АКБ, шт 1 4
Измерение заряженности групп АКБ, шт 1 1
Реле Высокое и низкое напряжение, высокий ток, низкий заряд аккумулятора —
Подключение Отрицательный проводник Положительный или отрицательный проводник
ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ
Однако кулонометр не учитывает потери и со временем его показания все больше и больше отличаются от реального состояния аккумулятора. Чтобы избежать расхождений кулонометры необходимо регулярно перекалибровать
Если аккумулятор отключен от нагрузки и оставлен без подзарядки, то через токоизмеряющий датчик кулонометра ток не потечет. Но химические реакции в батарее по-прежнему будут идти и со временем ее энергия уменьшится. Через неделю напряжение ячеек и состояние аккумулятора изменятся, однако подсчет кулонов ничего об этом не скажет. Саморазряд аккумулятора кулонометр не учитывает
В процессе эксплуатации доступная емкость аккумулятора уменьшается. Текущее значение емкости кулонометр определить не может и ему регулярно приходится указывать верхнюю и нижнюю точки отсчета. Это делают полностью разряжая и заряжая аккумулятор. В реальных условиях это не всегда возможно и со временем показания кулонометра становятся все менее точными
Батарейный монитор
Схема подключения батарейного монитора Sterling Power PMP1. Устройство контролирует состояние всей электрической системы на катере или яхте. Ток измеряется на выходе с генератора, на входе и выходе сервисной аккумуляторной батареи. На стартовом аккумуляторе контролируется только напряжение
Современный батарейный монитор – это не просто счетчик ампер часов, а интеллектуальное устройство контроля аккумуляторов. Перед началом работы в монитор вводят номинальную емкость аккумулятора, в течении нескольких циклов устройство «обучается» и затем работает без постороннего вмешательства. Монитор следит за током, напряжением и температурой аккумуляторной батареи и сравнивает получаемые данные с собственной моделью аккумулятора. На основе фактических данных параметры модели корректируются и она постоянно соответствует реальному состоянию работающего аккумулятора
Батарейные мониторы могут контролировать одну или несколько аккумуляторных батарей. Самое простое устройство измеряет напряжение, ток и заряженность единственного аккумулятора. Более продвинутые модели рассчитаны на две или три аккумуляторных группы. Для основной батареи они измеряют напряжение, ток и заряженность, а для дополнительных только ток и напряжение или только напряжение.
Модели, имеющие модульный принцип, позволяют добавлять в цепь до 20 независимых датчиков тока или «интеллектуальных» шунтов, и контролируют с их помощью до 6 аккумуляторных батарей. Такие мониторы имеют встроенный Wi-Fi модуль и передают информацию о состоянии аккумуляторов на смартфон или планшет владельца.
Установка устройства контроля аккумуляторов
«Интеллектуальные» шунты можно соединять между собой, чтобы на одном дисплее контролировать состояние до 6 аккумуляторных батарей. Один шунт не только измеряет напряжение, ток и заряженность аккумулятора, но и контролирует емкости и температуру
Если для запуска двигателя используется выделенный аккумулятор, то измерять потребляемый и отдаваемый им ток не обязательно. На стартовом аккумуляторе контролируют только напряжение. Зато на сервисной аккумуляторной батарее измеряют входной и выходной ток, напряжение и уровень заряда.
Если чисто стартового аккумулятора на лодке нет, а оба аккумулятора попеременно используются и для запуска двигателя и для питания бортового оборудования, устанавливают два шунта или перемещают шунт таким образом, чтобы через него протекал ток от обоих аккумуляторных батарей
В любой момент на лодке желательно знать куда уходит и откуда поступает энергия в аккумуляторную батарею. Несколько шунтов позволяют монитору отображать ток получаемый аккумуляторами от солнечных панелей и ветрогенератора или потребляемый микроволновой печью, холодильником и инвертором. Контроль мощных устройств необходим, поскольку высокий ток способен быстро разрядить и повредить аккумулятор
Дисплей батарейного монитора отображает ток, который аккумуляторная батарея получает от дополнительных источников зарядки и отдает мощным потребителям. Голубая линия — солнечные панели. Желтые линии — потребители
Правильно установленный батарейный монитор – это незаменимый инструмент для поиска неисправностей в электрической системе. С его помощью, например, можно обнаружить, что солнечные панели стали грязными и больше не заряжают аккумуляторы как положено.
Большинство мониторов для измерения тока используют шунты, которые устанавливают на отрицательной стороне электрической цепи. Некоторые модели, позволяют использовать для этого и отрицательный и положительный проводники. Для контроля за потребителями (инверторами, подруливающими устройствами) или генераторами электрической энергии (зарядными устройствами, солнечными панелями) можно выбрать как положительную так и отрицательную сторону. Контроль за состоянием аккумулятора лучше производить на отрицательной стороне.
Стандартные шунты имеют номинал 200, 300 или 500 А. Однако если нагрузка в цепях не велика можно использовать шунт, состоящий из нескольких линий, каждая из которых рассчитана на 25 А.
Профилактический контроль аккумуляторов
Существует несколько способов выяснить состояния аккумулятора
Проверить плотность электролита
Проверить напряжение холостого хода
Замерить напряжение под высокой нагрузкой
Использовать тестер проводимости
Выполнить полную проверку емкости
Плотность измеряют только у аккумуляторов с жидким электролитом. Соответствие заряженности аккумулятора плотности электролита приведено в таблице
Заряженность аккумулятора Плотность электролита при 27 С Плотность электролита при 16 С
100 1,265 1,273
75 1,225 1,233
50 1,190 1,198
25 1,155 1,163
0 1,120 1,128

Напряжение холостого хода
Заряженность аккумулятора можно приблизительно оценить по напряжению холостого хода, измеряемому между клеммами аккумулятора когда в цепи не течет никакой ток. Потребителей на лодке проще всего отключить от аккумуляторной батареи с помощью главного выключателя ( для этого достаточно перевести его в положение OFF). Однако так никогда не стоит делать при работающем двигателе – выпрямительные диоды генератора могут сгореть. Если на лодке установлены дополнительные источники зарядки — солнечные панели или ветрогенератор, то для получения правдивого результата измерения их также необходимо отключить.
Заряженность аккумулятора С жидким электролитом Гелевый AGM
100 12,7-12,6 12,95-12,85 12,9-12,8
75 12,4 12,65 12,6
50 12,2 12,35 12,3
25 12,0 12,0 12,0
0 11,8 11,8 11,8

Напряжение холостого хода зависит от того каким было начальное состояние аккумулятора, заряжался или разряжался он перед проверкой и от того сколько времени он находится в состоянии покоя. Напряжение правильно отразит состояние аккумулятора, если нагрузка и устройства зарядки отключены от него как минимум за десять минут до измерения. Результаты окажутся точнее, если аккумулятор находится в состоянии покоя 1-2 часа, а еще лучше в течении 12 часов. У гелевых и AGM аккумуляторов время выравнивания напряжения достигает 48 часов.
Проверка емкости аккумулятора
Емкость это — главная характеристика аккумулятора. Если она существенно меньше номинальной, то срок службы аккумулятора подходит к концу. Другие параметры, влияющие на работоспособность батареи — это внутреннее сопротивление и саморазряд. Внутреннее сопротивление ограничивает ток аккумулятора, а высокий саморазряд указывает на механические дефекты пластин.
Напряжение или плотность электролита свинцово-кислотного аккумулятора могут указывать на его полный или почти полный заряд, но батарея не будет нормально функционировать из-за существенной потери емкости, которая произошла из-за сульфатации пластин, коррозии решеток или осыпания активного материала. Правильные напряжение холостого хода и плотность электролита говорят о том, что доступная емкость аккумулятора заряжена полностью, но не дают информации о том какова она по отношению к первоначальной. Выяснить это позволяют тестер проводимости и нагрузочная вилка.
Нагрузочный тестер искусственно создает для аккумулятора высокую нагрузку и одновременно измеряет напряжение аккумулятора. Исправный 12-вольтовый аккумулятор удерживает под нагрузкой напряжение выше 10 Вольт в течении 10 и более секунд. Напряжение же на аккумуляторе с уменьшившейся емкостью быстро падает. Если напряжение 12-вольтового аккумулятора в течении 15 секунд опускается ниже 9,5 вольт, аккумулятор скорее всего надо менять.
Для гелевых и AGM аккумуляторов нагрузка должна быть равна половине тока холодного пуска (ССА) или утроенной номинальной емкости С20 аккумулятора.
В процессе эксплуатации внутреннее сопротивление аккумулятора возрастает. Это становится особенно заметно, если пластины поражены сульфатацией. Доступную площадь пластин, а значит и способность аккумулятора отдавать ток, характеризует проводимость — величина обратная внутреннему сопротивлению. Значение проводимости также используют для поиска дефектных пластин, короткого замыкания или обрывов цепи в аккумуляторе
Проводимость аккумулятора измеряют с помощью тестера, который кроме этого определяет и текущую доступную емкость аккумулятора (SoH). Номинал тестера должен соответствовать типу, емкости и току холодного пуска проверяемой аккумуляторной батареи.
Реальную емкость аккумулятора можно выяснить полностью разрядив его током в 1/20 от его номинальной емкости. Перед проверкой аккумулятор сначала полностью заряжают, а затем разряжают до тех пор пока его напряжение не опустится до 10,5 вольт. Емкость вычисляют умножая время работы аккумулятора под нагрузкой на ток разряда. Если полученное в ходе проверки значение составляет меньше 80% от номинальной емкости, аккумулятор необходимо зарядить и проверить еще раз. Если при повторной проверке емкость также не поднялась выше 80%, аккумулятор скорее всего необходимо менять
После испытания аккумулятор необходимо немедленно зарядить, чтобы не допустить его сульфатации.
Полную проверку емкости сервисных аккумуляторных батарей желательно проводить перед началом каждого сезона или перед любой многодневной поездкой на катере или яхте
Способы проверки уровня заряда аккумулятора на автомобиле
Аккумулятор – устройство, без которого система пуска двигателя автомобиля не будет работать. Завести машину без аккумулятора можно, но только в экстренной ситуации, тогда как для ежедневных поездок требуется, чтобы источник питания системы пуска был исправен. Аккумулятор позволяет при старте двигателя раскрутить стартер, который приводит в работу остальные агрегаты. Заряд аккумулятора должен находиться на высоком уровне, чтобы батарея могла безукоризненно справляться с возложенными на нее задачами. Проверить состояние аккумулятора может любой автомобилист, который имеет в своем распоряжении мультиметр или нагрузочную вилку.
Принципы проверки аккумулятора нагрузочной вилкой и мультиметром
Для многих водителей нагрузочная вилка является экзотикой, и бывают автомобилисты со стажем, которые ни разу не слышали о столь простом диагностическом устройстве. По сути, нагрузочная вилка представляет собою вольтметр, который имеет диагностические выводы и содержит в себе мощный нагрузочный резистор. Более сложные модели нагрузочных вилок дополнительно оснащаются амперметрами, что позволяет диагностировать сразу несколько параметров электрической цепи автомобиля, но для определения уровня заряда аккумулятора вполне будет достаточно модели с вольтметром.
Большую распространенность получил такой прибор как мультиметр, который имеется практически у каждого автомобилиста или электрика. Он позволяет с легкостью снимать информацию о напряжении между заданными точками, что полезно при проведении ремонтных и диагностических работ. Мультиметр стоит дороже нагрузочной вилки, но и подходит он для выполнения большего количества задач. В частности, проверить заряд с помощью мультиметра можно на 12-вольтовых и 24-вольтовых аккумуляторах, тогда как нагрузочная вилка подходит только для стандартного автомобильного источника питания на 12 Вольт.
Сам уровень заряда аккумуляторной батареи, обозначенные выше приборы, показать владельцу автомобиля не могут. Они используются для определения напряжения между клеммами аккумулятора, на основании которого можно сделать вывод об уровне заряда источника питания. Если при проведенных замерах аккумулятор показывает напряжение в 12,6 Вольт, можно отметить, что он полностью заряжен. Значение в 12,2 Вольта является допустимым, но водителю рекомендуется подобный аккумулятор зарядить. Все, что ниже 12 Вольт, требует срочной зарядки. Более подробно зависимость уровня заряда аккумулятора от напряжения между клеммами представлена в таблице.
Показания вольтметра, В
Уровень заряда аккумулятора, %
12,6–12,9
100
12,3-12,6
75
12,1-12,3
50
11,8-12,1
25
11,5-11,8
0
Как проверить аккумулятор мультиметром?
Диагностировать уровень заряда аккумулятора при помощи мультиметра довольно просто, и для этого не требуется наличие специальных знаний. Перед тем как приступить к диагностике, рекомендуется снять аккумулятор с автомобиля или, как минимум, отключить от него клеммы. Проверка аккумулятора мультиметром заключается в следующем:
Первым делом настраивается мультиметр, и если на нем предусмотрена возможность выбора диапазона измерения, необходимо установить его в пределах от 0 до 24 Вольт;
Далее убедитесь, что аккумулятор отключен от клемм автомобиля и прикоснитесь красным щупом диагностического прибора к положительной клемме батареи, а черным к отрицательной;
Если мультиметр подключен верно, на его дисплее отобразится информация о напряжении между клеммами.
Полученные в результате измерения данные необходимо сравнить с таблицей, представленной выше, чтобы определить уровень заряда аккумулятора на автомобиле.
Проверка аккумулятора нагрузочной вилкой
Нагрузочная вилка является диагностическим прибором, который можно купить практически в любом автомобильном магазине. Ее следует использовать для проверки уровня заряда аккумулятора только в том случае, если батарея не работала в течение последних 7 часов. Данный показатель является важным, и при его несоблюдении диагност рискует получить неверные значения во время измерений.
Проверка напряжения на аккумуляторе при помощи нагрузочной вилки проводится следующим образом:
Необходимо убедиться, что клеммы сняты с аккумулятора;
Далее положительный вывод нагрузочной вилки (красный кабель или единственный некоторых моделях) подключается к положительному выводу аккумулятора;
Следом отрицательный вывод подключается к отрицательному выводу аккумулятора. Здесь следует обратить внимание, что некоторые нагрузочные вилки не имеют отрицательного (черного) вывода в виде клеммы, а вместо него на обратной стороне прибора расположен специальный штырь. В таком случае прислоняться к минусовому выводу следует штырем.
Измеренные результаты напряжения сравниваются с таблицей, приведенной выше, после чего можно сделать выводы о состоянии аккумуляторной батареи.
Проверку уровня заряда аккумулятора на автомобиле рекомендуется проводить раз в два месяца. В случае если заряд низкий, нужно скорее исправить ситуацию и зарядить батарею, к тому же, сделать это можно не снимая клеммы.
Загрузка…
Методы заряда аккумуляторов
Метод заряда током постоянной силы.
Полный заряд АКБ происходит при подключении ее к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом — 1/10Ср (где Ср — номинальная емкость АКБ).
Преимуществом заряда током постоянной силы является возможность полного заряда батареи. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако, не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%.
К недостаткам данного метода относятся:
необходимость стабилизации силы тока,

обильное газовыделение,

возможность повышения температуры.

Для снижения указанных отрицательных эффектов применяют двухступенчатый режим заряда. В течение 1-й ступени производят заряд током 0,1Ср до достижения АКБ напряжения 14,4 В. Затем продолжают заряд током, уменьшенным в 2 раза.
Метод заряда при постоянном напряжении.
Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости. Недостаток метода — значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.
Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным.
В зависимости от величины напряжения ток может достигать в начале процесса значительной силы, а затем по мере заряда снижается до нуля. Обычно напряжение источника равно 14,6-15 В.
Есть и неклассические способы.
Метод подзаряда малым током.
Величина тока от 0,03 А до 0,5 А. Используется для компенсации тока саморазряда и поддержания АКБ в заряженном состоянии, также для восстановления ее емкости в тренировочном цикле.
Автоматический метод заряда. Современный, оптимальный метод заряда батарей, состоящий из двух этапов. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1Ср, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током.
Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита.
При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд А=E.
ВНИМАНИЕ!
Производить заряд АКБ разрешается только в помещениях с подходящей приточно-вытяжной вентиляцией!

Во время заряда выделяется взрывчатая смесь водорода и кислорода, вредная для жизни и взрывоопасная!

Не подходите к аккумулятору, особенно во время заряда, с открытым огнем или зажженной сигаретой! Не производите никаких действий, способствующих образованию искры!

При выключенном двигателе и всех потребителях электроэнергии отсоедините как описано выше и выньте аккумулятор из автомобиля (при зарядке батареи на автомобиле обязательно отсоедините электрические кабели и следуйте инструкции автомобиля)!

Аккумулятор заряжается только постоянным током!

Запрещено осуществлять заряд аккумулятора высокими зарядными токами!

Сила тока заряда автомобильного аккумулятора!
Какой ток необходим для зарядки автомобильного аккумулятора
Аккумулятор – такой же важный элемент автомобиля, как и двигатель. Чтобы все системы функционировали как положено, требуется поддерживать генератор в исправном состоянии, при котором он сможет обеспечить должный уровень заряда аккумуляторной батареи при работе двигателя.
Но возникают моменты, когда батарея садится от долгого простоя автомобиля, либо из-за морозов, что является актуальной проблемой многих автомобилистов в зимнюю пору. В таких ситуациях на помощь приходят универсальные зарядные устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов.

Тут возникает следующий вопрос – как заряжать? Какими токами? Каким напряжением?
Имеется несколько подходов к процессу зарядки аккумуляторных батарей:
метод зарядки АКБ постоянным током;

зарядка при постоянном напряжении;

комбинированный режим.

Что же касается оптимальной силы тока, необходимой для заряда аккумуляторной батареи, то тут имеется одно универсальное правило, которое гласит, что величина тока, используемая для зарядки на начальном этапе, должна составлять 1/10 часть от обозначенной производителем величины номинальной емкости АКБ.
Минимальная сила тока при зарядке автомобильного аккумулятора
Сила тока, необходимая для зарядки АКБ, как было упомянуто ранее, должна составлять 1/10 емкости аккумулятора. Для достижения наиболее эффективного процесса зарядки следует постепенно снижать силу тока на выходе зарядного устройства, а напряжение – наоборот, повышать. Данный комбинированный метод является самым распространенным в современных зарядных устройствах. При повышении напряжения постепенно снижается сила тока из-за возрастающего сопротивления батареи. При токе в 0.1 от емкости батареи и напряжении 14-14,6 В АКБ зарядится на 75-85 процентов за сутки. В случае необходимости повышения процента, потребуется уже прибегнуть к напряжению большей величины.
Максимальное напряжение зарядки автомобильного аккумулятора
Значение напряжения, при котором происходит процесс зарядки автомобильного аккумулятора, варьируется в зависимости от того, какой метод используется. Согласно общим рекомендациям, значение по напряжению, выдаваемое зарядным устройством, не должно превышать диапазон 14,2 – 14,6 В (в случае отсутствия глубокого разряда батареи). Если напряжение на АКБ упало ниже 12 В, то, скорее всего, потребуется приложения большего напряжения в районе 16 В.
Стоит учитывать, что с повышением данной величины скорость зарядки аккумулятора возрастает, но вместе с тем увеличивается и риск перегрева электролита внутри батареи. Перегрев опасен тем, что АКБ может потерять часть своего емкостного ресурса (в лучшем случае), а то и вовсе взорваться. Поэтому не следует гнаться за скоростью и большим напряжением, а придерживаться правила «тише едешь – дальше будешь». Подобрав лучшее зарядное устройство для автомобиля из имеющихся на данный момент на рынке, можно существенно облегчить свою жизнь и проводить процесс зарядки автомобильных аккумуляторов в автоматическом режиме, не опасаясь за перезаряд АКБ и выход ее из строя.
Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:
Зависимость от уровня заряда перенапряжения, генерируемого в коммерческих литий-ионных элементах
Особенности
•
Перенапряжение отслеживается по отношению к SoC во время гальваностатического разряда.
•
Вклады в перенапряжение определяются по измерениям полуячейки.
•
Экспериментально обнаружена связь между диффузией и фазовыми переходами.
•
На начальных стадиях фазообразования диффузия уменьшается.
•
Было обнаружено, что перенапряжение более подходящее, чем ICA при измерениях всей ячейки.
Abstract
Перенапряжение, возникающее в элементах во время работы, ограничивает их емкость и мощность. Подробное изучение механизмов, которые способствуют возникновению этого перенапряжения и, следовательно, их срока службы, необходимо для оптимизации использования батарей, а также их производственного процесса.
Мы исследуем гальваностатический разряд с низкой и средней скоростью в ячейке LCO-NMC / графит, чтобы количественно определить омическое падение напряжения, активационную и концентрационную поляризацию.Для этого мы сравниваем перенапряжения полуэлементов и полных ячеек. Мы обнаружили, что омическое падение и концентрационная поляризация преобладают при высоких и низких скоростях соответственно. Более того, мы отслеживаем эволюцию концентрационной поляризации с помощью State-of-Charge (SoC) и наблюдаем, что существует связь между диффузией и фазовыми превращениями. В частности, мы экспериментально подтверждаем, что на начальных стадиях фазообразования не преобладает диффузия. Фазовые переходы обычно оцениваются с помощью анализа дополнительной мощности.Однако мы считаем, что более целесообразно получать эту информацию от полных ячеек с помощью анализа перенапряжения. Кроме того, мы предлагаем оптимизировать рабочий диапазон SoC на основе анализа перенапряжения, избегая конкретных SoC, на которых происходят наиболее вредные фазовые переходы.
Ключевые слова
Перенапряжение
Активационная поляризация
Концентрационная поляризация
Фазовое преобразование
NMC
Полуэлементы
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
Просмотреть аннотацию
© 2019 Авторы.Опубликовано Elsevier BV
Рекомендуемые статьи
Ссылки на статьи
Состояние заряда — обзор
В целом зарядка или разрядка аккумуляторной батареи ограничена низкочастотными колебаниями из-за ее электрохимических реакций, тогда как батарея суперконденсаторов хороша при поглощении высокочастотных колебаний мощности из-за своей электростатической работы (Tummuru et al., 2015; Nehrir et al., 2011). Кроме того, уровень заряда (SOC) устройств накопления энергии должен быть ограничен до их крайних пределов.Принимая во внимание все эти факты, рекомендуется разделить команду полной мощности на высокочастотные и низкочастотные команды и подавать ее отдельно на батарею и батарею суперконденсаторов. Следовательно,
(3.9) Pess = Pess, hf + Pess, lf
, где P _{ess , hf} и P _{ess , lf} составляют высокочастотные и низкочастотные вариации в команде мощности. P _{ess , lf} и P _{ess , hf} можно индивидуально разделить на команды мощности разряда и зарядки в зависимости от их знака.
(3.10) Песс, hf = Pess, hf, dis + Pess, hf, cha
(3.11) Pess, lf = Pess, lf, dis + Pess, lf, cha
где P _{ess , hf , dis}, P _{ess , hf , cha}, P _{ess , lf , dis ,} и P _{ess , lf , cha} — это команды высокочастотной разрядки, зарядки, низкочастотной разрядки и мощности зарядки соответственно.Фильтр нижних частот с частотой среза « ω _c» используется для фильтрации команды низкочастотной мощности от P _ess.
Значение SOC суперконденсатора должно быть ограничено между SOC _{sc, min} и SOC _{sc, max}. Точно так же SOC батареи должен быть ограничен между крайними значениями SOC _{bat, min} и SOC _{bat, max}.Лучше всего не допускать дальнейшего поглощения накопителем энергии, когда его предел SOC находится на верхнем пределе, и наоборот. Для этого энергосистема должна воспроизводить работу запоминающего устройства во время их работы с экстремальными предельными значениями SOC. Независимо от того, является ли значение P _ess положительным, отрицательным или нулевым, следующие комбинации могут существовать в различных условиях системы. Это
•
Батарея + суперконденсатор
Эта комбинация преобладает до тех пор, пока пределы SOC обоих устройств находятся в их крайних пределах или когда SOC HESD находится на / ниже своего нижнего предела и существует эталонная мощность зарядки на ESD или когда SOC HESD находится на своем верхнем пределе, и HESD настаивает на разрядке в этот момент.Во время такой комбинации устройств энергосистема остается подключенной к микросети постоянного тока при надлежащей синхронизации, но не передает мощность, то есть энергосистема остается в режиме ожидания.
•
Батарея + электросеть
Эта комбинация устройств вступает в действие только тогда, когда SOC суперконденсатора находится на нижнем пределе и существует эталонная мощность разряда для устройства и / или когда SOC суперконденсатор находится на своем верхнем пределе, и в цепи постоянного тока имеется избыточная мощность.Во время такой комбинации устройств энергосистема остается подключенной к микросети постоянного тока при надлежащей синхронизации и обеспечивает необходимый двунаправленный высокочастотный поток энергии, то есть заменяет суперконденсатор.
•
Суперконденсатор + энергосеть
Энергетическая сеть выполняет задачу батареи, когда SOC батареи находится на нижнем пределе и есть потребность в низкочастотной мощности в звене постоянного тока или когда Уровень заряда батареи находится на верхнем пределе, а в цепи постоянного тока имеется низкочастотная избыточная мощность.Во время этой комбинации устройств энергосистема остается подключенной к микросети постоянного тока при надлежащей синхронизации и обеспечивает требуемый двунаправленный поток энергии.
•
Только коммунальная сеть
Коммунальная сеть дополняет функцию как аккумуляторной батареи, так и суперконденсатора только тогда, когда пределы SOC обоих устройств находятся на своих максимальных / минимальных пределах и есть требование для поглощения / высвобождения питание от / до промежуточного контура. Здесь энергосистема обеспечивает двунаправленный поток энергии как в высокочастотном, так и в низкочастотном направлении.
Высвободившиеся опорные токи подаются на соответствующие контроллеры тока на основе триггеров SR для надлежащего отслеживания.
Напряжение аккумулятора | PVEducation
Напряжение батареи — это основная характеристика батареи, которая определяется химическими реакциями в батарее, концентрацией компонентов батареи и поляризацией батареи. Напряжение, рассчитанное из условий равновесия, обычно называют номинальным напряжением батареи.На практике номинальное напряжение аккумулятора не может быть легко измерено, но для практических аккумуляторных систем (в которых перенапряжения и неидеальные эффекты низкие) напряжение холостого хода является хорошим приближением к номинальному напряжению аккумулятора.
Поскольку электрический потенциал (напряжение) от большинства химических реакций составляет порядка 2 В, в то время как напряжение, требуемое нагрузкой, обычно больше, в большинстве батарей многочисленные отдельные аккумуляторные элементы соединены последовательно. Например, в свинцово-кислотных аккумуляторах каждая ячейка имеет напряжение около 2 В.Шесть элементов соединены в типичную свинцово-кислотную батарею на 12 В.
Изменение напряжения при разрядке
Из-за эффектов поляризации напряжение батареи при протекании тока может существенно отличаться от равновесного напряжения или напряжения холостого хода. Ключевой характеристикой аккумуляторной технологии является изменение напряжения аккумулятора в условиях разряда как из-за эффектов равновесной концентрации, так и из-за поляризации. Кривые разряда и зарядки аккумулятора показаны ниже для нескольких различных систем аккумуляторов.Кривые разряда и заряда не обязательно симметричны из-за наличия дополнительных реакций, которые могут иметь место при более высоких напряжениях, встречающихся при зарядке.
Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от степени заряда для нескольких различных типов батарей.
Напряжение отключения
Во многих типах аккумуляторов, включая свинцово-кислотные, аккумулятор не может быть разряжен ниже определенного уровня, или это может привести к необратимому повреждению аккумулятора.Это напряжение называется «напряжением отключения» и зависит от типа батареи, ее температуры и скорости разряда батареи.
Измерение уровня заряда по напряжению
Хотя снижение напряжения аккумулятора при разряде является отрицательным аспектом аккумуляторов, который снижает их эффективность, одним из практических аспектов такого снижения, если оно является приблизительно линейным, является то, что при данной температуре аккумулятор может использоваться для приблизительного определения состояния. заряда батареи.В системах, где напряжение батареи не является линейным в некотором диапазоне состояния заряда батареи или в которых есть быстрые изменения напряжения с BSOC, будет труднее определить BSOC и, следовательно, будет труднее заряжать. Однако система батарей, которая поддерживает более постоянное напряжение со скоростью разряда, будет иметь высокий КПД по напряжению и ее будет легче использовать для управления нагрузками, чувствительными к напряжению.
Влияние температуры на напряжение
Напряжение батареи будет увеличиваться с увеличением температуры системы и может быть рассчитано по уравнению Нернста для равновесного напряжения батареи.
Эффективность батареи | PVEducation
Как и в случае с любым другим компонентом фотоэлектрической системы, эффективность является важным вопросом при выборе компонентов из-за относительно высокой стоимости энергии, генерируемой фотоэлектрическими модулями. Общая эффективность батареи определяется двумя показателями эффективности: колумбической эффективностью и эффективностью напряжения.
Эффективность Columbic
Колумбическая эффективность батареи — отношение количества зарядов, которые попадают в батарею во время зарядки, по сравнению с количеством, которое может быть извлечено из батареи во время разрядки.Потери, которые снижают колумбовую эффективность, в первую очередь связаны с потерей заряда из-за вторичных реакций, таких как электролиз воды или другие окислительно-восстановительные реакции в батарее. Как правило, колумбический КПД может быть высоким, превышающим 95%.
КПД по напряжению
Эффективность по напряжению в значительной степени определяется разницей напряжения между зарядным напряжением и напряжением батареи во время разряда. Таким образом, зависимость напряжения батареи от BSOC будет влиять на КПД по напряжению.При прочих равных условиях батарея, в которой напряжение изменяется линейно в зависимости от BSOC, будет иметь более низкий КПД, чем батарея, в которой напряжение практически постоянно с BSOC.
Энергетическая, объемная и энергетическая плотность
Плотность энергии — это параметр, используемый в основном для сравнения одного типа аккумуляторной системы с другим. Плотность энергии батареи — это емкость батареи, деленная либо на вес батареи, что дает гравиметрическую плотность энергии в Втч / кг, либо на объем, который дает объемную плотность энергии в Втч / дм3 (или Wr / литр3).Аккумулятор с более высокой плотностью энергии будет легче, чем аккумулятор аналогичной емкости с более низкой плотностью энергии. В портативных системах плотность энергии является критическим параметром, но в обычных фотоэлектрических системах, которые обеспечивают питание стационарного объекта, плотность энергии может быть менее важной. Тем не менее, затраты на транспортировку аккумуляторов в удаленные места значительно выше, поэтому аккумулятор с высокой плотностью энергии обычно является преимуществом.
Плотность батареи зависит от ее плотности энергии, а также от способности батареи быстро разряжаться.Хотя плотность мощности важна в некоторых приложениях, особенно в транспорте, обычно она не критична в фотоэлектрических системах.
Литий-ионная батарея Зарядка »Литий-ионная зарядка» Электроника
Для правильной работы литий-ионных, литий-ионных аккумуляторов они должны быть правильно заряжены, в противном случае они не будут работать должным образом.
Литий-ионная батарея Включает:
Литий-ионная технология Типы литий-ионных аккумуляторов Литий-полимерный аккумулятор Литий-ионная зарядка Литий-ионные преимущества и недостатки
Аккумуляторная технология включает: Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотные
Литий-ионные, литий-ионные аккумуляторы обеспечивают отличный уровень производительности.Чтобы получить от них максимальную пользу, их необходимо правильно заряжать.
Если зарядка литий-ионных аккумуляторов не выполняется надлежащим образом, их работа может быть нарушена, и они могут даже выйти из строя, поэтому следует соблюдать осторожность.
Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов обеспечивает максимальную производительность и длительный срок службы. В результате зарядка литий-ионного аккумулятора обычно осуществляется в сочетании с системой управления аккумулятором. Это контролирует уровень заряда, разряда и скорость, с которой это может произойти.
Заряжается литий-ионный аккумулятор электроинструмента
Литий-ионный химический состав для заряда / разряда
Проще говоря, зарядку и разрядку ионно-литиевой батареи относительно легко объяснить.
Когда ионно-литиевый элемент или батарея разряжается, они подают ток во внешнюю цепь. Внутри анода в процессе окисления высвобождаются ионы лития, которые переходят на катод. Электроны от созданных ионов текут в противоположном направлении, попадая в электрическую или электронную схему, на которую подается питание.Затем ионы и электроны реформируются на катоде.
Этот процесс высвобождает химическую энергию, которая хранится в клетке в виде электрической энергии.
Во время цикла зарядки реакции происходят в обратном направлении, когда ионы лития проходят от катода через электролит к аноду. Электроны, обеспечиваемые внешней схемой, затем объединяются с ионами лития, чтобы обеспечить накопленную электрическую энергию.
Следует помнить, что процесс зарядки не совсем эффективен — некоторая энергия теряется в виде тепла, хотя обычно уровень эффективности составляет около 95% или немного меньше.
Электронные условия зарядки литий-ионного аккумулятора
Что касается электроники для процесса, зарядка литий-ионных аккумуляторов сильно отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов. По разным причинам невозможно использовать одни и те же электронные схемы для их зарядки.
Зарядка литий-ионных аккумуляторов зависит от напряжения, а не от тока. Таким образом, зарядка литий-ионных аккумуляторов больше похожа на зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов.
Одно из отличий от зарядки литий-ионных аккумуляторов состоит в том, что они имеют более высокое напряжение на элемент — от 3,7 до 4 В на элемент по сравнению с 1,2 В. 1
Литий-ионные элементы
также требуют гораздо более жестких допусков по напряжению при обнаружении полного заряда, и после полной зарядки они не позволяют или не требуют непрерывной или плавающей зарядки. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полного заряда, потому что ионно-литиевые батареи не переносят перезарядки.Они перегреваются, и это сокращает их жизнь, но в экстремальных обстоятельствах это может привести к возгоранию или даже взрыву.
Типичная кривая разрядки потребительского литий-ионного элемента
Большинство ориентированных на потребителя литий-ионных аккумуляторов заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это имеет допуск около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого значения вызывает нагрузку на элемент и приводит к окислению, которое сокращает срок службы и емкость. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.
Показанная выше кривая разряда типична для литий-ионного элемента в форме оксида лития-кобальта.Различные типы ионно-литиевых элементов имеют немного разные напряжения, но все они будут иметь одинаковую форму кривых разряда.
Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:
Заряд постоянным током: На первом этапе зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента контролируется зарядный ток. Обычно это значение составляет от 0,5 до 1,0 C. (Примечание: для аккумулятора емкостью 2000 мАч скорость заряда будет составлять 2000 мА при скорости заряда C).
Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется максимальная скорость заряда 0,8 ° C.
На этом этапе напряжение на литиево-ионном элементе увеличивается при постоянном токе заряда. Время зарядки для этого этапа может составлять около часа.
Заряд насыщения: Через некоторое время пик напряжения составляет около 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны перейти на вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения.Поддерживается постоянное напряжение 4,2 вольта, и ток будет постоянно падать.
Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального. Время зарядки для этого этапа может составлять около двух часов в зависимости от типа аккумулятора, производителя и т. Д.
Эффективность заряда, то есть количество заряда, удерживаемого батареей или элементом, по сравнению с количеством заряда, поступающего в элемент, является высоким. Эффективность зарядки может составлять от 95 до 99%.Это отражается на относительно низких уровнях повышения температуры ячеек.
Многие элементы теперь предназначены для быстрой зарядки, хотя в пределах номинальных значений для элемента этот процесс может сократить срок службы батареи, и необходимо найти баланс между удобством и сроком службы.
Меры предосторожности при зарядке литий-ионного аккумулятора
Принимая во внимание количество энергии, хранящейся в ионно-литиевых батареях, их химический состав и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи были заряжены надлежащим образом и с помощью соответствующих зарядных устройств и оборудования.
Зарядные устройства или аккумуляторные батареи
для литий-ионных аккумуляторов включают в себя различные механизмы для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в аккумуляторном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.
Механизм, необходимый литиево-ионной батарее для зарядки и разрядки, включает:
Ток заряда: Ток заряда должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8 ° C, но для обеспечения некоторого запаса чаще устанавливаются более низкие значения.Некоторые батареи могут заряжаться быстрее.
Даже для батарей или элементов, которые могут выдерживать более высокие токи заряда, это влияет на срок службы. Если можно снизить скорость зарядки и не использовать быструю зарядку, это продлит срок службы элемента.
Температура заряда: Следует контролировать температуру заряда литий-ионного аккумулятора. Элемент или аккумулятор нельзя заряжать при температуре ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
Литий-ионные элементы и батареи
лучше всего работают при комнатной температуре, поэтому зарядка в указанных пределах обеспечивает наилучшую зарядку, а также продлевает срок службы батареи.
Ток разряда: Защита по току разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате короткого замыкания. Для конкретного аккумуляторного блока будет установлен предел, и его не следует превышать. Принимая во внимание огромное количество запасенной энергии, превышение пределов может привести к пожару или даже впечатляющему взрыву.
Обычно аккумуляторные блоки имеют схему управления зарядкой / разрядкой, чтобы гарантировать, что допустимый ток не будет превышен, но всегда лучше не перенапрягать их.
Различные типы литий-ионных аккумуляторов могут обеспечивать разные возможности — в результате фактический тип литий-ионных аккумуляторов, который нужно выбрать, будет зависеть от области применения и требуемой способности по току / разрядке.
Перенапряжение: Защита от перенапряжения заряда необходима для предотвращения подачи слишком высокого напряжения на клеммы аккумулятора.Если позволить зарядному напряжению слишком высоко подняться, это может привести к повреждению.
Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки требуется для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элемент превышает 4,30 вольт. Чрезвычайно важно не перезаряжать литиевый аккумулятор. Система управления аккумулятором должна обеспечивать защиту от перезарядки.
Защита от обратной полярности: Защита от обратной полярности литий-ионного аккумулятора необходима, чтобы гарантировать, что аккумулятор не заряжается в неправильном направлении, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
Чрезмерный разряд Li-Ion: Защита от чрезмерного разряда необходима для предотвращения падения напряжения батареи ниже примерно 2,3 В в зависимости от производителя.
Перегрев: Защита от перегрева часто включается, чтобы предотвратить работу батареи, если температура поднимется слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.
При использовании литий-ионного аккумулятора обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и аккумуляторном блоке могут использоваться различные элементы защиты в зависимости от конструкции.
Литий-ионный заряд, циклы разрядки
Срок службы ионно-литиевых элементов и батарей часто выражается числом циклов заряда-разряда, которые они выдерживают, прежде чем их способность удержания заряда упадет.
Хотя литий-ионные элементы имеют так называемый календарный срок службы — их срок службы с точки зрения истекшего времени, даже если они не используются, другим важным фактором является количество циклов заряда-разряда, которые они могут выдержать. Обычно именно это, а не календарный срок службы означает конец полезного срока службы литий-ионного элемента.
По другим характеристикам литий-ионный аккумулятор лучше конкурентов. Было показано, что он способен выдерживать около 1000 циклов зарядки / разрядки при очень осторожном использовании и при этом сохранять 80% своей начальной емкости.
Ni-Cads обеспечивают до 500 циклов, хотя это очень зависит от того, как они используются. Плохо обработанная клетка может дать только 50 или 100. NiMH клетки еще хуже, и это одна из основных областей развития. Они могут дать только 500 циклов в лучшем случае, прежде чем их емкость упадет до 80% от начального рейтинга заряда.
Также обнаружено, что литий-ионные элементы и батареи не страдают от эффекта памяти, который был очевиден с никель-кадмиевыми батареями. Эффект памяти становился очевидным, если клетки разряжались лишь частично каждый раз при их использовании. Со временем они «вспомнили» уровень разряда, и их емкость соответственно уменьшилась. В результате было хорошо периодически выполнять полную разрядку ячеек. Это не так для литий-ионных элементов.
Зарядка и разрядка литий-ионных аккумуляторов являются ключом к их работе и долгой работе.Обычно в аккумуляторные блоки встроены микросхемы управления батареями. Это управляет зарядкой и разрядкой литий-ионного аккумулятора. Таким образом, пользователь может подключить аккумулятор к зарядному устройству и оставить его заряжаться, зная, что его не нужно отключать через определенное время. Микросхема управления батареей также гарантирует, что батарея не разряжена слишком сильно. Проблема заключается в том, чтобы убедиться, что руководство батареи понимает точное состояние заряда батареи.
Другие электронные компоненты: резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .
40. ЧТО ТАКОЕ НАСТОЯЩИЕ 0% И 100% ОЧКИ?
Индикатор уровня топлива, будь то смартфон, планшет или даже электромобиль, показывает оставшийся заряд аккумулятора. Этот показатель обычно указывается в процентах. Предполагается, что при 100% аккумулятор полностью заряжен, а при 0% аккумулятор разряжен. Но каково определение «полный» и «пустой». Это тема сегодняшнего сообщения.
В более ранней публикации я показал, как напряжение на выводах отдельного элемента батареи на самом деле является составным вкладом напряжения обоих электродов, анода и катода.Вклад напряжения для каждого электрода зависит от доли ионов лития, встроенных в электрод. Пользователь может измерить суммарную сумму напряжений двух электродов только тогда, когда он или она измеряет напряжение на клеммах ячейки.
Первое, что нужно понять, — это соотношение между долей ионов лития внутри материала электрода и понятием «пустой» или «полный». Когда графитовый или угольный анод полностью лишен ионов лития, ячейка действительно пуста.Другими словами, отсутствуют доступные ионы лития и, следовательно, нет «накопленного» заряда. Из этой предыдущей публикации видно, что напряжение составной ячейки может быть очень низким, где-то около 1 В или даже меньше. Элементы никогда не работают вблизи этой точки низкого напряжения. По-настоящему разряженный аккумуляторный элемент, скорее всего, серьезно повредил свою внутреннюю структуру. Если напряжение какой-либо из ваших литий-ионных батарей ниже 2 В, пора их выбросить. В результате большинство аккумуляторных ячеек считают безопасное минимальное рабочее напряжение между 2.5 В и 3,0 В. Это определение, которое можно получить от производителя батареи. На практике, однако, смартфон будет отображать 0%, когда напряжение ячейки около 3,3 В. Это связано с тем, что некоторые электронные компоненты, в первую очередь усилитель мощности для радио, не будут эффективно работать при напряжении ниже 3,3 В. Следовательно, ваше мобильное устройство отключается при достижении порогового значения низкого напряжения. Это определение нуля, сделанное производителем мобильных устройств. В любом случае вы заметите, что определение «пустой» обычно связано с низким порогом рабочего напряжения и в меньшей степени с «пустым».”
На приведенной ниже диаграмме показана зависимость напряжения от количества заряда, снятого с элемента во время разряда. Когда аккумулятор полностью заряжен — крайний левый угол диаграммы — напряжение достигает максимума. По мере того, как заряд медленно удаляется из элемента, напряжение падает. В какой-то момент около 3,6 В оно начинает стремительно падать; Другими словами, нужно снять лишь небольшой заряд, прежде чем напряжение резко упадет. Скорость падения напряжения зависит от выбора материала.На приведенной ниже диаграмме показана зависимость напряжения для батареи, которая сделана с угольным анодом и катодом из сплава лития-кобальта (LCO). Аккумулятор номинально вмещает 3000 мАч.
Если вы ненадолго задумаетесь об этой диаграмме, вы быстро поймете, что площадь под кривой — это количество энергии, хранящейся в батарее — в конце концов, энергия — это произведение заряда и напряжения. Давайте сравним это с NiMH батареями с номинальным напряжением элементов 1,2 В. У какого из них более высокая плотность энергии? Естественно, литий-ионный: как минимум в 3 раза.
А как насчет определения точки 100%? Аккумулятор полностью заряжен и, следовательно, не может принимать больше заряда? Не совсем. Определение 100% простое: напряжение на клеммах аккумулятора достигло 4,35 В (иногда это 4,2 В, но чаще в бытовых устройствах — 4,35 В). Это пороговое значение напряжения строго связано с безопасностью. При напряжении выше 4,35 В начинают действовать три небезопасных механизма. Во-первых, литиевое покрытие происходит в литий-ионных батареях, в которых используется анод на основе углерода. Эти отложения металлического лития могут привести к короткому замыканию в элементе и вызвать возгорание.Во-вторых, электролит, будучи жидким или гелевым, быстро портится и разлагается. Электролит — это среда, через которую ионы лития могут перемещаться от одного электрода к другому. И, наконец, структура самого катода начинает менять свою материальную фазу и становится нестабильной.
Итак, у вас есть это, пустой на самом деле не пустой, а полный на самом деле не полный. Оба предела определены в первую очередь на основе безопасности и практического использования батареи.
DoITPoMS — Батарейки библиотеки TLP
При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:
1) Тип
См. Страницу первичных и вторичных батарей.
2) Напряжение
Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимического ряда с использованием значений E ^или:
E ^o (катодный) — E ^o (анодный) = E ^o (элемент)
Это стандартное теоретическое напряжение. Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, которое учитывает нестандартное состояние реагирующего компонента. Нернтовский потенциал будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, посредством которого изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в ячейке.Таким образом, номинальное напряжение определяется химией ячейки в любой момент времени.
Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь сопротивления (падения IR) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента. Эти факторы зависят от кинетики электрода и, таким образом, зависят от температуры, состояния заряда и возраста элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах, должно быть достаточным для предполагаемого применения.
Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,7 В для литий-ионных аккумуляторов.
На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжениями для различных аккумуляторных систем:
3) Кривая нагнетания
Кривая разряда представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах. Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разряда батареи.
4) Вместимость
Теоретическая емкость батареи — это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Обозначается Q и определяется как:
.
$$ Q = xnF $$
, где x = число молей реакции, n = число электронов, перенесенных на моль реакции, и F = постоянная Фарадея
Вместимость обычно выражается в массе, а не в количестве молей:
\ [Q = {{nF} \ over {{M_r}}} \]
, где M _r = молекулярная масса.Это дает емкость в ампер-часах на грамм (Ач / г).
На практике полная емкость аккумулятора никогда не может быть реализована, поскольку значительный вес составляют нереактивные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения варьируются от 0,26 Ач / г для Pb до 26,59 Ач / г для H ₂.
5) Плотность энергии
Плотность энергии — это энергия, которая может быть получена из единицы объема веса клетки.
6) Удельная энергия
Удельная плотность энергии — это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса активного электродного материала). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разряда. Как ток, так и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, и, таким образом, полученная удельная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и / или предотвращения необратимого состояния аккумуляторной батареи.
7) Удельная мощность
Плотность мощности — это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт / кг).
8) Температурная зависимость
Скорость реакции в ячейке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к снижению напряжения, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для активации нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
Скорость уменьшения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость — это показано на следующем графике:
9) Срок службы
Срок службы аккумуляторной батареи определяется как количество циклов зарядки / перезарядки, которое может выполнить аккумуляторная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от первоначальной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.
Срок годности батареи — это время, в течение которого батарею можно хранить в неактивном состоянии до того, как ее емкость упадет до 80%. Уменьшение емкости со временем вызвано истощением активных материалов из-за нежелательных реакций внутри ячейки.
Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:
Чрезмерная зарядка
Чрезмерная разрядка
Короткое замыкание
Потребляет больше тока, чем предусмотрено для производства
Воздействие экстремальных температур
Подвержены физическим ударам или вибрации
Задержка напряжения
Смерть батареи из-за старения
10) Физические требования
Это включает в себя геометрию ячейки, ее размер, вес и форму, а также расположение клемм.
11) Цикл зарядки / разрядки
Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:
Напряжение, необходимое для зарядки
Время, необходимое для зарядки
Наличие источника заряда
Потенциальная угроза безопасности во время зарядки / разрядки
12) Срок службы
Срок службы аккумуляторной батареи — это количество циклов разрядки / зарядки, которое она может пройти, прежде чем ее емкость упадет до 80%.
13) Стоимость
Сюда входит начальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.
14) Возможность глубокого разряда
Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, таким образом, срок службы батареи может быть значительно увеличен, если она не полностью разряжена; Например, аккумулятор мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед подзарядкой он разрядится только на 80%.
Для приложений, где это может быть необходимо, доступны специальные аккумуляторы глубокого разряда.
Никель-кадмиевые батареи
15) Требования к приложению
Батареи должно хватить для предполагаемого применения. Это означает, что он должен иметь возможность производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен иметь достаточную емкость, энергию и мощность. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным расходам; он должен обеспечивать достаточную производительность при минимально возможной цене.