Емкость аккумулятора автомобиля на что влияет: На что влияет емкость аккумулятора, влияние емкости аккумулятора автомобиля

На что влияет емкость аккумулятора автомобиля — характеристики АКБ

Еще не так давно были известны только свинцово-кислотные сурьмянистые АКБ. Это достаточно мощные источники постоянного тока, которые вполне справлялись со своими обязанностями. Со временем количество разного электрического оборудования в автомобиле увеличилось, и штатных возможностей батарей стало недостаточно. Возникла необходимость повышать ток, уменьшать габариты и увеличивать емкость аккумулятора автомобиля. Для этого были придуманы новые технологии и внедрены более совершенные материалы, позволившие сделать долговечные стартерные и тяговые элементы питания.

Определение емкости АКБ

У каждого аккумулятора есть целый набор параметров. В него входят следующие характеристики:

  1. Пусковой ток — величина, выраженная в Амперах и показывающая силовые возможности источника питания. Чем больше характеристика, тем более мощный крутящий момент АКБ создает. Есть 3 стандарта: EN, DIN и японский. Первые два отличаются между собой в 1,7 раза, потому что испытания проводятся при других условиях. Например, батарея 350 А по DIN соответствует АКБ 600 А по EN.
  2. Номинальное напряжение — величина, выраженная в Вольтах, указывающая потенциал источника. В нормальном заряженном состоянии оно должно быть 12,7 В. Косвенно по напряжению можно судить о величине заряда элемента АКБ и общем состоянии. Если на аккумуляторной батарее оно не повышается более 9 В, это указывает на короткое замыкание в одной из ячеек.
  3. Емкость свинцово-кислотного аккумулятора — это энергетическая величина, выражаемая в А/ч, которая указывает на длительность работы элемента питания. Чем цифра больше, тем и большее количество циклов выдержит батарея.

Емкость влияет на продолжительность работы, которая определяется в единицах времени. В простом понимании ее можно характеризовать как вместительность — то есть, она наглядно показывает, какое количество заряженных частиц может быть вмещено в структуру источника.

Первые батареи были менее энергоемкими. Данная величина аккумулятора автомобиля тех лет могла быть равна 10-30 А, потому что технологии их производства еще не были совершенными или настолько развитыми, как сейчас. В современное время, при меньших размерах батареи стали более вместительными. Для легковых автомобилей применяются элементы питания до 100 А/ч на грузовых — от 80 А/ч.

Емкость характеризует энергетический объем, но при этом батареи одного размера могут обладать разной емкостью, отличающейся на несколько десятков А/ч. Это связано с разными технологиями изготовления, но при этом общий принцип всегда остается единым: есть обкладки или решетки, погруженные в жидкий или гелеобразный электролит. В решетках содержится паста, способная накапливать заряженные ионы. Емкость косвенно показывает, сколько может вместиться этих самых ионов. Соответственно, для ее увеличения нужно делать решетки больше. Поэтому есть естественный предел, который ограничивается габаритами корпуса.

Как измерить емкость аккумулятора?

Чтобы понять, что такое емкость аккумулятора и на что она влияет, нужно разобраться в сущности определения. Емкость отражает время, в течение которого батарея сможет обеспечивать ток заданной величины. Рассмотрим пример автомобильной батареи с емкостью 65 А/ч.

Если к такой АКБ подключить нагрузку сопротивлением 1,2 Ома, то через нее пойдет ток, равный 10А. Если разделить 65 А/ч на 10А, мы получим время, в течение которого источник питания должен обеспечивать ток с указанной силой. В данном примере получается 6,5 часов. Многие спросят: как же так, если на батареях написаны также цифры 600 А или 590 А? Если их разделить на 10, получится намного больше! Но дело в том, что пусковой ток измеряется практически мгновенно. По стандарту EN проводится 2 цикла измерений: 10 и 30 секунд при полной и 60%-ой загруженности.

Емкость, как энергетическая характеристика аккумулятора, определяет время работы батареи на машине. Так как она используется практически только для запуска двигателя и питания оборудования при остановленном моторе, правильнее говорить, что она указывает на количество пусков. Именно этот параметр является наиболее показательным, так как данную величину можно измерить и самостоятельно, без всякого оборудования. Достаточно выполнить n-е количество пусков стартера автомобиля, пока напряжение не упадет до состояния 10,3 В, то есть до полной разрядки.

На этом же принципе работает измерение представленного показателя. Чтобы определить этот важный параметр, можно провести элементарный опыт:

  1. Предварительно зарядите источник постоянного тока до состояния полного заряда. На нем должно быть напряжение 12,7 В.
  2. Найдите у себя пару ламп на 12 В с мощностью 60 Вт каждая. Важно, чтобы они не превышали 120 Вт суммарно. На батарею нельзя длительно воздействовать большими токами. Она, как известно, работает в импульсном режиме, поэтому величину следует ограничить 10 А.
  3. Подключите к батарее лампы вместе с прибором для контроля тока — это может быть амперметр, но также можно измерять напряжение на одной из ламп, если нет амперметра или мультиметра.
  4. Засеките время с подключения цепи к АКБ и до момента, когда напряжение упадет до 10,3 В. Это важно, потому что при более глубоком разряде начнутся необратимые химические процессы, которые приведут к деградации пластин и их последующему разрушению.

Вы получите время, в течение которого батарея обеспечивала заданный высокий рабочий ток. Останется только его умножить на величину тока в цепи. Таким образом, можно определить общее состояние аккумуляторной батареи. Если полученная в ходе эксперимента цифра практически равна той, которая указана в паспорте, то батарея еще вполне исправна.

Как выбрать батарею по емкости?

Емкость зависит от технологии и геометрии источника постоянного тока. Например, АКБ с длиной корпуса 242 мм не может вместить в себя более 70 А/ч по конструктивным особенностям. В нее попросту не вмещается больше активной пасты, но если есть возможность увеличить ее с 65 до 70 А/ч, то это лучше сделать. Работа такой батареи будет продлена на несколько запусков ДВС. Что касается генератора, то он рассчитан на максимальный зарядный ток 120 А, чего с лихвой хватит для полной зарядки даже батарей с увеличенной емкостью.

 

Что делать, если в Шевроле Нива горит аккумулятор? >

что это такое и на что влияет

Основные параметры аккумулятора автомобиля сводятся не только к массе, габаритам и расположению выводов, но и к «электрическим» показателям и характеристикам:

  • емкость аккумулятора;
  • ток холодной прокрутки,
  • электродвижущая сила и т. д.

При этом емкость АКБ является одной из важнейших характеристик. Измеряется емкость в ампер-часах (А-ч, Ач, А∙ч, Ah). Данный показатель позволяет определить величину силы тока, с которой происходит равномерный разряд батареи до конечного напряжения (10.8 вольт).

При выборе аккумуляторной батареи не все автолюбители знают, что такое емкость автомобильного аккумулятора, а также аккумулятор с какой емкостью лучше выбрать. Подробнее читайте в нашей статье.  

Содержание статьи

  • Что такое емкость аккумулятора
  • Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи
  • Номинальная и резервная емкость батареи
  • Какая емкость аккумулятора лучше
  • Рекомендации

Что такое емкость аккумулятора

Емкость АКБ (среди автолюбителей также часто встречается обозначение «объем» аккумулятора) на разных батареях отличается. Это значит, что для различных классов авто, мотоциклов и другой техники необходимо подбирать подходящую батарею. Игнорирование данного правила позволит избежать проблем с электрооборудованием и эксплуатацией ТС.

Для аккумуляторов на автомобили емкость измеряется в ампер-часах (сокращенно А-ч). Обычно емкость указана на наклейке на корпусе автомобильного аккумулятора рядом с пусковым током.  По показателю емкости  можно определить величину силы тока, с которой происходит разряд батареи до конечного напряжения  10.8 вольта. Цикл разряда составляет 10-20 часов.

Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи

Например, емкость 72 А-ч указывает на то, что автомобильный аккумулятор может в течение 20 часов выдавать ток 3.6 ампер. Далее, когда цикл разряда завершится,  напряжение на выводах АКБ должно быть не меньше 10.8 вольт.

Обратите внимание, что речь идет о постепенном разряде, АКБ не в состоянии выдавать ток 72 ампера в течение 60 минут.  Если увеличить ток разряда, время разряда также уменьшится (степенная зависимость).  Формула такой  зависимости: Cp = I k * t (Cp —емкость аккумулятора, k — коэффициент Пейкерта , который вывел фрмулу,  а обозначение t – время). Коэффициент Пейкерта — постоянная величина для автомобильных свинцово-кислотных АКБ, которая составляет 1.15─1.35.

При этом константа определена по величине номинальной емкости АКБ. Чтобы выполнить расчет реальной емкости АКБ при условии того, что значение  разрядного тока  не постоянное, используется формула E =En (In /I) {p-1} (En — номинальная емкость АКБ, Е – реальная емкость, In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная емкость). Ток в цикле 10 или 20 часов (обычно, это 9% от En).

Номинальная и резервная емкость батареи

Номинальная емкость АКБ является важнейшей характеристикой и определяет общее количество электроэнергии, которое на 100% заряженный аккумулятор способен отдавать в течение определенного времени.

Чем выше оказывается данный показатель, тем дольше батарея будет питать электросеть автомобиля на одном заряде (АКБ 60 Ач способна отдавать ток 1 ампер на протяжении 60 часов, 2 ампера в течение 30 часов и т.д. ).

  • Что касается резервной емкости – это значение, указывающее на время отдачи заряда 25А при оптимальной температуре 25°С до конечного минимального значения 10.5 В. Информация о резервной мощности есть не на всех батареях, однако на современных АКБ встречается все чаще.

Измеряют резервную мощность в минутах. Зачастую, при номинальной мощности 60 Ач резервная мощность составляет 90 или 100 минут. Данный показатель позволяет понять, сколько автомобиль «продержится» на заряде от АКБ в случае поломки генератора.

Какая емкость аккумулятора лучше

При необходимости заменить аккумулятор, емкость АКБ номинальная представляет собой важный параметр, на который следует обращать особое внимание. С учетом того, сколько аккумуляторов представлено в продаже, многие автолюбители допускают ошибки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какая бывает полярность аккумулятора автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, что такое полярность, а также что нужно учитывать в плане полярности при подборе АКБ.

Многие считают, чем больше в автомобиле электрооборудования, тем мощнее должна быть батарея. Обратите внимание, не для каждого автомобиля нужна батарея с большой емкостью! Более того, рекомендованную емкость лучше не превышать.

Например, если легковой автомобиль имеет двигатель объемом до 2.0 литра, для такого мотора достаточно аккумулятора емкостью 60-72 Ач. В любом случае, аккумулятор нужно подбирать с учетом рекомендаций производителя автомобиля, а рекомендованную емкость лучше не превышать больше чем на 5 Ач.

Рекомендации

Номинальная емкость аккумулятора означает, что при температуре 25°С полностью заряженную АКБ разряжают током величиной, которая равна 0.05 от номинальной емкости в течении 20 часов до напряжения 10. 5В на выводах аккумулятора.   

Следует отметить, что разряд до такого состояния на практике приводит к выходу из строя аккумулятора.  Даже разряд до 11. 5 В может привести к переполюсовке одной из банок (секций). Дело в том, что секции не разряжаются одновременно.

Это значит, что самая разряженная банка затем начнет брать заряд от соседних. Результат — плюс становится минусом, а минус плюсом. По этой причине не следует разряжать АКБ  не только до 10.5 Вольт, но и до 11.5 В.  Оптимально разряжать батарею до напряжения 12Вольт. В этом случае новый аккумулятор отдает до 85% емкости, при этом без последствий для самой батареи. 

Например, включенные габариты потребляют 35Ватт или 3А, ближний свет и габариты 90 Ватт или 7,5А. При такой нагрузке АКБ на 60Ач сядет до напряжения 12В за 12-13 часов для габаритов. Если же включить ближний свет и габариты, батарея разрядится до 12В  за 4-5 часов.

Еще добавим, что емкость аккумулятора также сильно зависит от класса качества самой батареи, возраста, степени заряда, общего износа и т.д. Как правило, если аккумулятору годи или два, имеет место сульфатация АКБ. Если такой аккумулятор дополнительно не заряжали и не обслуживали, тогда  батарея 60Ач в реальности имеет емкость не более 4-6 Ач.

По этой причине необходимо периодически обслуживать аккумулятор, контролировать уровень и плотность электролита, выполнять десульфатацию аккумулятора и производить правильную зарядку от внешних зарядных устройств.  При таком подходе можно увеличить срок службы АКБ на 20-30%, а также избежать быстрой потери реальной емкости новой батареи уже через 12-18 месяцев активной эксплуатации.

BU-802: Что вызывает потерю емкости?

Аккумуляторная батарея может быть разделена на три секции, известные как доступная энергия , которая может быть немедленно извлечена, пустая зона , которую можно пополнить, и неиспользуемая часть, или горная порода , которая имеет становятся неактивными в процессе использования и старения. Рисунок 1 иллюстрирует эти три раздела.

Рис. 1. Устаревшая батарея [1]

Батареи начинают разряжаться со дня их производства. Новая батарея должна обеспечивать 100-процентную емкость; большинство используемых упаковок работают при меньшей нагрузке.

По мере того, как содержание камней часть батареи увеличивается, время зарядки сокращается из-за меньшего количества элементов для заполнения. Заметно более быстрое время зарядки выцветших аккумуляторов, особенно для аккумуляторов на основе никеля и частично также для свинцово-кислотных, но не обязательно для литий-ионных. Более низкая способность к переносу заряда, которая подавляет поток свободных электронов, продлевает время заряда состарившегося литий-иона (см. BU-409).a: Почему старые литий-ионные аккумуляторы долго заряжаются?)

В большинстве случаев снижение носит линейный характер, а снижение емкости в основном зависит от количества циклов и возраста. Глубокий разряд нагружает батарею больше, чем частичный разряд. Поэтому лучше полностью не разряжать аккумулятор, а чаще заряжать его. Периодическая полная разрядка рекомендуется только для аккумуляторов на основе никеля для контроля «памяти» и для смарт-аккумуляторов в рамках калибровки. Аккумуляторы на основе лития и никеля обеспечивают от 300 до 500 полных циклов разрядки/зарядки, прежде чем емкость упадет ниже 80 процентов.

Технические характеристики устройства всегда основаны на новом аккумуляторе. Это всего лишь моментальный снимок, который не может поддерживаться в течение какого-либо промежутка времени. Как и в случае с любой новой блестящей машиной, батарея будет изнашиваться, и если ее не остановить, сокращение времени работы может привести к поломкам, связанным с батареей.

Блок следует заменить, когда емкость упадет до 80 процентов; однако порог окончания срока службы может варьироваться в зависимости от приложения, предпочтений пользователя и политики компании. Измерение емкости, услуга, которая остается лучшим индикатором замены, должна выполняться каждые 3 месяца с активными аккумуляторными батареями (см. BU-9).09: Оборудование для испытаний аккумуляторов)

Помимо потерь, связанных со старением, сульфатация и коррозия сетки являются основными причинами гибели свинцово-кислотных аккумуляторов. Сульфатация — это тонкий слой, который образуется на пластине отрицательного элемента, если аккумулятор находится в низком состоянии заряда. Уравнительный заряд, если его поймают вовремя, может изменить ситуацию. Коррозию сетки можно уменьшить за счет тщательной зарядки и оптимизации подзарядки (см. BU-403: Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов)

В батареях на основе никеля содержание породы часто является результатом образования кристаллов, также известного как «память». Полный цикл разрядки/зарядки часто восстанавливает срок службы батареи. Периодический полный разряд во время работы батареи позволяет контролировать кристаллизацию и предотвращает повреждение сепаратора (см. BU-807: Как восстановить батареи на основе никеля)

Процесс старения литий-ионных аккумуляторов представляет собой окисление клеток, процесс, который происходит естественным образом как часть использования и старения и не может быть обращен вспять (см. BU-808b: Что приводит к гибели литий-ионных аккумуляторов)


Каталожные номера

[1] Предоставлено Cadex. -Инженеры », который можно заказать на Amazon.com.

Пять главных факторов, влияющих на эффективность промышленных аккумуляторов

Что такое эффективность аккумуляторов?  

вопрос: насколько энергоэффективна батарея? Другими словами, какую отдачу мы можем получить за наши деньги? положить в него. 

Количество энергии, которое вы получаете, всегда будет меньше того, что вы вкладываете, однако есть определенные факторы, влияющие на эту разницу.

 

Кулоновский КПД и КПД по напряжению

Энергоэффективность батареи можно измерить двумя способами: кулоновский КПД (КЭ) и КПД по напряжению.

CE измеряет перенос электронов во время зарядки и разрядки, а также количество электронов, потерянных в течение полного цикла. Для этих измерений часто используется кулоновский счетчик. Чем выше CE, тем ниже потери электронов и тем дольше срок службы батареи.

Эффективность напряжения — это разница в напряжении, когда аккумулятор заряжается и разряжается. Эта разница вызвана так называемым перенапряжением.

Каждая перезаряжаемая батарея должна заряжаться при более высоком напряжении, чем напряжение разрядки — эта разница является ключевой для определения эффективности батареи.

Пять ключевых факторов влияют на эффективность промышленных аккумуляторов и два описанных выше метода измерения.

  • Ток заряда
  • Состояние заряда
  • Внутреннее сопротивление
  • Температура батареи
  • Срок службы батареи  

1: Ток заряда

Для литий-ионных аккумуляторов оптимальная практика зарядки заключается в поддержании контроля тока на умеренном уровне, чтобы максимизировать эффективность и срок службы аккумулятора.

Вот почему: в процессе зарядки происходят изменения во внутренней химии аккумулятора, а зарядка большим током усугубляет эти эффекты.

Атомы лития и электролиты накапливаются на поверхности графитового анода, образуя слой, называемый интерфейсом твердого электролита (SEI), который защищает анод, но также со временем становится толще и может препятствовать доступу ионов к аноду, если он слишком толстый.

На катоде образуются аналогичные отложения ионов лития, которые могут вызвать окисление электролита и привести к тепловому разгону.

Слишком низкий зарядный ток продлевает срок службы батареи, но снижает ее емкость. Это также неэффективно по времени.

Литий-ионные аккумуляторы часто рассчитаны на зарядку всего за час, поскольку потеря эффективности иногда менее важна, чем потеря времени.

 

2: Уровень заряда

Уровень заряда аккумулятора электромобиля, такого как вилочный погрузчик, эквивалентен указателю уровня топлива — это уровень заряда относительно его емкости в любой момент времени.

На протяжении всего цикла разрядки выходное напряжение постепенно падает по мере снижения SoC. Литий-ионные аккумуляторы имеют гораздо более низкую скорость снижения напряжения, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

 

Потеря емкости, которую испытывают аккумуляторы при циклировании при высоких температурах, напрямую связана с их SoC: чем выше SoC, тем сильнее потеря емкости.

Важно знать SoC батареи, чтобы максимизировать ее эффективность. Из-за плоской кривой разряда счетчик кулонов часто является единственным способом точного измерения и отслеживания SoC для литий-ионных аккумуляторов. Большинство систем просто измеряют выходное напряжение для оценки SoC, но этот метод может быть неточным и зависит от температуры, поверхностного заряда и возраста.

 

3: Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление батареи зависит от многих факторов, включая размер, возраст, силу тока и химический состав. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем легче аккумулятору работать. Литий-ионные аккумуляторы имеют одно из самых низких внутренних сопротивлений.

В литий-ионных батареях SEI на аноде способствует высокому внутреннему сопротивлению, блокируя взаимодействие с графитом.

Слой SEI необходим для функционирования батареи, поскольку он стабилизирует систему и увеличивает срок службы, но его воздействие со временем может увеличить внутреннее сопротивление.

Производители литий-ионных аккумуляторов используют добавки к электролиту аккумулятора, чтобы частично уменьшить этот эффект и предотвратить чрезмерное ограничение SEI-пленки.

Большинство производителей держат формулу присадки в секрете, но широко распространен виниленкарбонат, который очень эффективно поддерживает низкое внутреннее сопротивление с течением времени и использованием.

 

4: Температура батареи

Литий-ионные батареи следует заряжать в диапазоне 32 ° F до 113 ° F, и разряжены между -4 ° F до 131 ° F. Их характеристики заряда и разряда остаются хорошими по сравнению с другими аккумуляторами при более высоких температурах но чем больше они подвергаются воздействию высоких температур, тем короче их срок службы.

При температуре ниже 41 ° F ток заряда следует уменьшить.

Высокие температуры вызывают окисление катодного электролита, что может привести к внезапной потере емкости.

Зарядка литий-ионного аккумулятора при температурах ниже точки замерзания вызывает постоянное накопление SEI на аноде, что повреждает аккумулятор и снижает его емкость.

 

5: Возраст батареи

Кажется очевидным, что чем дольше стареет батарея, тем менее она эффективна, но срок службы батареи измеряется не только годами.

Как правило, срок службы литий-ионных аккумуляторов составляет 2000–3000 циклов, что значительно больше, чем срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, составляющий 1000–1500 циклов.

Как выглядит старение батареи? Аккумулятор испытает необратимую потерю емкости. Жидкие электролиты медленно высыхают или затвердевают, а на электродах образуется слой ионов лития.

Перезарядка, длительные циклы и экстремальные температуры ускоряют процесс старения литий-ионного аккумулятора. Чтобы максимально продлить срок службы литий-ионного аккумулятора, лучше всего заряжать его при умеренной (комнатной) температуре.

 

Какой аккумулятор для вилочного погрузчика самый эффективный?

Литий-ионные батареи имеют один из самых высоких рейтингов CE среди всех типов перезаряжаемых батарей — 99 % или выше. Это самые эффективные аккумуляторы. Свинцово-кислотные батареи ниже примерно на 90%, а батареи на основе никеля ближе к 80%. Эта эффективность падает при высоких скоростях зарядки. Литий-ионный остается близким к 90% при скорости заряда 1C, в то время как эффективность свинцово-кислотного падает ниже 50%.

Литий-ионные аккумуляторы:

      • Имеют больший срок службы как по количеству циклов, так и по сохранению емкости с течением времени, чем свинцово-кислотные аккумуляторы
      • Можно частично заряжать снова и снова, в то время как для свинцово-кислотных аккумуляторов требуется еженедельная перезарядка/выравнивание для балансировки элементов и удаления сульфатации
      • Поддержание высокого выходного напряжения при более низком уровне заряда, в то время как напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов снижается по мере снижения их SoC
      • Может работать при более высоких температурах по сравнению со свинцово-кислотными и при более низких температурах со встроенными нагревателями

Если вы хотите получить максимальную отдачу от своего погрузочно-разгрузочного оборудования, литий-ионные аккумуляторы будут наиболее эффективным решением для работы в несколько смен.