ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Как измерить плотность аккумулятора


Как правильно измерить плотность электролита аккумулятора? 2 способа проверки и 5 полезных советов

Автомобиль с плохим аккумулятором не является надёжным транспортным средством. Опытные водители знают, что такое «севший» аккумулятор, и к каким неприятностям это в итоге приводит. Чтобы не случалось неприятных сюрпризов в дороге, АКБ нужно правильно и вовремя обслуживать — в том числе знать и о том, как самостоятельно проверить плотность аккумулятора.

Содержание статьи

Неисправности батареи

Большинству водителей знаком надрывный вой стартера или щёлканье, а то и вовсе тишина под капотом машины во время запуска двигателя. Этот неприятный момент связан со следующими неисправностями:

  1. Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
  2. Неисправность втягивающего реле стартера.
  3. Предельный износ втулок стартера.
  4. Неисправность обмоток стартера.
  5. Низкое напряжение в цепи из-за разряженного аккумулятора.

Последняя причина, как правило, наиболее вероятная. Самым логичным ходом станет проверка плотности электролита в аккумуляторе. От чего она зависит:

  1. От климатической зоны.
  2. От времени года.

Для того чтобы правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать её значение и иметь прибор, который называется ареометр.

Узнать правильную плотность просто — существуют специальные нормы. Средний их показатель составляет 1,24 — 1,29 кг/дм 3. Более точно:

  • холодные регионы — 1,27 — 1, 29 г/дм 3, летом и зимой;
  • средняя полоса — 1,25 — 1, 27 г/ дм 3;
  • тёплые районы — 1,23 — 1, 25 г/ дм 3.

Следует не реже одного раза в три месяца производить проверку плотности аккумулятора. Даже небольшое отклонение от нормы требует немедленного дозаряда батареи.

За показателями нужно внимательно следить — для того, чтобы АКБ проработала как можно дольше и не подводила владельца в самый ответственный момент. Особенно она «не прощает» халатного к себе отношения в зимний период. Дело в том, что на морозе теряется её ёмкость, и порой даже один неудачный пуск двигателя ведёт к разрядке АКБ.

Имея простейший прибор, проверить плотность аккумулятора в домашних условиях не представляет особого труда.

Плотность — плотностью, но и за уровнем электролита надо следить не с меньшим вниманием, особенно летом, когда аккумулятор выкипает более интенсивно.

Очень много мнений относительно уровня электролита в батарее:

  1. Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
  2. Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
  3. Третьи вообще не заглядывают под пробки аккумулятора — до того самого момента, когда перестаёт крутить стартер, что частенько вызывает у таких горе-владельцев неподдельное удивление.

Есть аккумуляторы, у которых имеется метка на корпусе, указывающая уровень электролита. Пользоваться ею не очень удобно, да и на точные показатели надеяться не приходится. Здесь поможет проверенный «дедовский» метод: стеклянная трубка с наружным диаметром 5 − 6 мм. На её корпус в нижней части следует нанести риски, указывающие правильный уровень электролита (согласно паспортным данным батареи). Трубка опускается в каждую банку поочерёдно, до упора в сетку сепаратора. Далее пальцем затыкается верхняя сторона трубки, и приспособление вынимается из банки, не отпуская пальца. Жидкость останется в трубке, и будет виден точный её уровень.

Если уровень низкий, следует понемногу наливать дистиллированную воду в банку, производя после каждой доливки контрольный замер. Если уровень слишком высок, что тоже не является правильным показателем, то с помощью ареометра лишняя жидкость откачивается. Этот способ является самым надёжным.

Необходимость зарядного устройства

Этот очень нужный прибор для содержания батареи в исправности, его необходимо иметь каждому автовладельцу. С помощью этого прибора можно всегда дозарядить АКБ, не прибегая к услугам СТО или местных «умельцев».

Имея правильный прибор с амперметром, водитель прекрасно сделает это сам. Порядок действий зарядки батареи:

  1. Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
  2. Включить устройство.
  3. Установить зарядный ток. Его величина должна соответствовать десяти процентам от ёмкости АКБ. Например: если ёмкость батареи составляет 60 а/ч, то ток должен быть 6 ампер, 63 — то 6, 3 а/ч.

Время зарядки напрямую зависит от степени разряда, который определяется проверкой плотности аккумулятора ареометром. На шкале обозначен процент разрядки. К примеру, батарея разряжена на 50% и имеет паспортную ёмкость 50 а/ч. Из этого следует, что надо дозарядить недостающие 25 а/ч. Если заряжать батарею током в два ампера, то на это понадобится двенадцать с половиной часов, а если показатель тока четыре ампера — шесть часов 15 мин. и т. д.

Принцип прост и понятен, если бы не одно «но»: каждая АКБ имеет свой неповторимый «норов», особенно когда она уже далеко не новая. Она берёт зарядку по-разному: быстрее или медленнее.

Доливка жидкости

Многие «светлые головы» горячо советуют в случае сильной разрядки батареи доливать в неё серную кислоту, что является недопустимым. Кислота не сразу смешается с оставшейся жидкостью, и для этого надо заряжать АКБ. Тем временем агрессивная жидкость будет интенсивно разъедать пластины, «съедая» заодно и активную массу — порошок, нанесённый на них.

Если же долить электролит, то последствия не будут такими плачевными, но такая жидкость также плохо повлияет на состояние аккумулятора.

Доливать рекомендуется только воду. Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.

Если плотность чересчур велика, нужно откачать ареометром жидкость, а потом долить дистиллированную воду. Далее производить зарядку малым током, не забывая о периодическом контроле плотности электролита.

Если электролит подлежит замене, нужно приготовить новый. Для правильного приготовления в стеклянную или кислотостойкую пластиковую ёмкость вначале наливается дистиллированная вода, а потом, тонкой струёй, кислота.

Добавляя кислоту малыми порциями, нужно часто проверять плотность электролита, доведя её до нужной величины, в зависимости от региона проживания и сезона.

Техника безопасности

Во время работы с кислотой или проверки плотности аккумулятора нужно соблюдать осторожность:

  1. Работать только в спецодежде, которую не жалко выбросить. Даже электролит, не говоря уже о концентрированной кислоте, легко приводит любую одежду и обувь в плачевное состояние.
  2. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
  3. Защитные очки тоже не помешают, особенно при приготовлении электролита, когда опасность попадания этой агрессивной жидкости в глаза особенно велика. Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.
  4. Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
  5. Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.

Во время подобных работ курить запрещается. Важно помнить о том, что кислота состоит из водорода, который взрывоопасен, и это особенно вероятно тогда, когда проводится обслуживание большого числа АКБ.

Заряжая батарею, нужно обязательно проверить чистоту вентиляционных отверстий в пробках всех банок, а ещё лучше — вывернуть их полностью.

Батарею нужно беречь от ударов.

Нельзя переворачивать АКБ вверх дном, особенно если батарея уже «в возрасте». Осыпавшаяся активная масса, доселе мирно покоившаяся на дне корпуса, замкнёт пластины. Прикрепляя аккумулятор к его штатному месту, следует помнить о том, что он не любит коротких замыканий, которые возникают вследствие неосторожной работы с ним.

Вывод

Проверка плотности электролита в аккумуляторе — залог долгой и надёжной эксплуатации батареи. Проводя регулярные измерения, водитель заботится не только о надёжности своего автомобиля, но и состоянии своего кошелька.

Измерение внутреннего сопротивления батарей

Избранные любимец 6

Внутреннее сопротивление

При разработке схемы с аккумулятором мы часто предполагаем, что аккумулятор является идеальным источником напряжения. Это означает, что независимо от того, какую нагрузку мы прилагаем к батарее или мало, напряжение на клеммах источника всегда будет оставаться неизменным.

Если мы моделируем эту батарею как идеальный источник напряжения, изменение значения R L не влияет на напряжение между клеммами батареи

В действительности, несколько факторов могут ограничивать способность батареи действовать как идеальный источник напряжения.Размер батареи, химические свойства, возраст и температура влияют на величину тока, который может выдавать батарея. В результате мы можем создать лучшую модель батареи с идеальным источником напряжения и резистором серии .

Батареи могут быть смоделированы как идеальный источник напряжения с последовательным резистором (с маркировкой R I )

Мы можем измерить напряжение аккумулятора на его клеммах без подключения нагрузки. Это известно как напряжение холостого хода (V OC ).

Измерение напряжения щелочного элемента АА без нагрузки

Обратите внимание, что из-за отсутствия тока через внутренний резистор падение напряжения на нем равно 0 В. Поэтому можно предположить, что V OC равно напряжению идеального источника напряжения в батарее.

Если подключить нагрузку к батарее, напряжение на клеммах падает.

Здесь мы измеряем падение напряжения на резисторе 4 Ом

Это падение напряжения вызвано внутренним сопротивлением батареи.Мы можем рассчитать внутреннее сопротивление, если взять показания напряжения холостого хода и напряжения на клеммах батареи с подключенной нагрузкой.

Для начала мы создадим диаграмму, показывающую нашу схему.

Вот наша схема. Мы хотим рассчитать R I .

Мы можем подключить измеренное нами нагруженное напряжение (V L ) и значение резистора (R L ) в закон Ома, чтобы ток протекал через цепь (I).

Нам также нужно получить напряжение на внутреннем резисторе. Мы можем сделать это, используя закон напряжения Кирхгофа. Упрощенно для этой схемы, мы можем сказать, что падение напряжения на обоих резисторах должно складываться с напряжением идеального источника напряжения.

Теперь, когда мы знаем падение напряжения на внутреннем резисторе и ток через него, мы можем снова использовать закон Ома, чтобы найти его сопротивление.

Отсюда видно, что внутреннее сопротивление (на данный момент) элемента AA составляет 0.273 Ом .

ПРИМЕЧАНИЕ : Мы можем сделать снимок внутреннего сопротивления только с помощью этого метода. Внутреннее сопротивление может варьироваться в зависимости от времени работы батареи и температуры. Через 10 минут значение сопротивления может быть другим! Обычная щелочная батарея типа АА может иметь внутреннее сопротивление от 0,1 до 0,9 Ом.


← Предыдущая страница
Введение ,
3PCS 1.100 1.300 влагомер Плотность батареи измеритель плотности денситометр свинцово-кислотная батарея гидравлическая кислота Тестер | |

Соберите красную резину, на ней есть отверстие, в основном для защиты денсиметра от попадания в газовый мешок.

Затем соберите газовый мешок.

Пакет включает в себя :

1 х аккумуляторный ареометр

Электрогидравлический плотномер для использования:

Электрогидравлический измеритель плотности - это плотность жидкости, используемой для измерения заряда батареи.При использовании счетчик должен быть погружен в вертикальный прозрачный контейнер, вы всегда можете прочитать из таблицы плотность под напряжением жидкости.

Цель: определение решения специально для использования кислотных или щелочных батарей

Сначала собран перед использованием.

(1) эта красная резиновая прокладка установлена ​​над отверстием, главным образом для предотвращения засасывания денситометра внутрь подушки безопасности

(2) затем плотномер установлен на внутренней части стеклянной трубки

(3) устанавливается на всасывающей головке, а затем

(4) Наконец, подушки безопасности установлены, вы можете использовать

Аккумулятор в электрической воде в процессе приготовления, как правило, трудно освоить коэффициент концентрации, поэтому использовать измерительный инструмент, этот инструмент для измерения плотности.Обычно формулируется контроль плотности электролита на уровне около 1,27 на нем.

,Характеристики аккумуляторной батареи

- Как определить и протестировать аккумулятор

Технические характеристики, стандарты и реклама

Аккумуляторы

могут рекламироваться как параметры Long Life, High Capacity, High Energy, Deep Cycle, Heavy Duty, Fast Charge, Quick Charge, Ultra и другие, плохо определенные параметры, и существует немного отраслевых или юридических стандартов, определяющих, что именно означает каждый из этих терминов. средства.Рекламные слова могут означать то, что продавец хочет, чтобы они имели в виду. Помимо базовой конструкции батареи, производительность фактически зависит от того, как используются батареи, а также от условий окружающей среды, в которых они используются, но эти условия редко, если вообще когда-либо, указываются в рекламе на массовом рынке. Для потребителя это может быть очень запутанным или вводящим в заблуждение. Сама отрасль аккумуляторов, однако, не использует такие расплывчатые термины для определения характеристик аккумулятора, и спецификации, как правило, включают в себя утверждение, определяющее или ограничивающее условия эксплуатации или условия окружающей среды, в которых могут быть достигнуты заявленные характеристики.

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

Кривые сброса

Ячейки

Energy были разработаны для широкого спектра применений с использованием различных технологий, что обеспечивает широкий диапазон доступных рабочих характеристик.На приведенных ниже графиках показаны некоторые из основных факторов, которые инженер-разработчик должен учитывать при выборе батареи для соответствия требованиям к производительности конечного продукта.

Cell Chemistry

Номинальное напряжение гальванического элемента определяется электрохимическими характеристиками активных химикатов, используемых в элементе, так называемой химией элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах в любое конкретное время, как и в любой ячейке, зависит от тока нагрузки и внутреннего сопротивления ячейки, и оно изменяется в зависимости от температуры, состояния заряда и от возраста ячейки.

На приведенном ниже графике показаны типичные кривые разряда-разряда для ячеек, использующих различные химические составы ячеек при разряде со скоростью 0,2 ° С. Обратите внимание, что у каждого элемента ячейки есть свое собственное номинальное напряжение и кривая разряда. Некоторые химические вещества, такие как литий-ионные, имеют довольно плоскую кривую разряда, в то время как другие, такие как свинцовая кислота, имеют ярко выраженный наклон.

Мощность, выдаваемая ячейками с наклонной кривой разряда, постепенно уменьшается в течение всего цикла разряда.Это может привести к проблемам для приложений с высокой мощностью к концу цикла. Для приложений с низким энергопотреблением, где требуется стабильное напряжение питания, может потребоваться установка регулятора напряжения, если наклон слишком крутой. Это обычно не вариант для приложений с высокой мощностью, поскольку потери в регуляторе лишают батарею еще большей мощности.

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

Ось X показывает характеристики ячейки, нормализованные в процентах от емкости ячейки, так что форма графика может отображаться независимо от фактической емкости ячейки.Если бы ось X была основана на времени разряда, длина каждой кривой разряда была бы пропорциональна номинальной емкости элемента.

Температурные характеристики

Производительность ячейки может резко измениться с температурой. В нижнем пределе, в батареях с водными электролитами, сам электролит может замерзнуть, устанавливая нижний предел рабочей температуры. При низких температурах литиевые батареи страдают от литиевого покрытия анода, что приводит к постоянному снижению емкости.В крайнем случае активные химические вещества могут разрушаться, разрушая батарею. В промежутке между этими пределами производительность ячейки обычно улучшается с температурой. См. Также Управление температурой и Срок службы батареи для получения более подробной информации.

На приведенном выше графике показано, как ухудшаются рабочие характеристики литий-ионных аккумуляторов при снижении рабочей температуры.

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

Характеристики саморазряда

Скорость саморазряда - это мера того, как быстро клетка теряет свою энергию, сидя на полке из-за нежелательных химических воздействий внутри клетки. Скорость зависит от химии клетки и температуры.

Cell Chemistry

Ниже показан типичный срок годности некоторых первичных ячеек:

  • Цинк-карбон (Leclanché) от 2 до 3 лет
  • щелочной 5 лет
  • Литий 10 лет или более

Типичные скорости саморазряда для обычных перезаряжаемых элементов следующие:

  • Свинцово-кислотные от 4% до 6% в месяц
  • никель-кадмий от 15% до 20% в месяц
  • никель-металлогидрид 30% в месяц
  • литий от 2% до 3% в месяц

Температурные эффекты

Скорость нежелательных химических реакций, которые вызывают внутреннюю утечку тока между положительным и отрицательным электродами ячейки, как и все химические реакции, увеличивается с температурой, увеличивая тем самым скорость саморазряда батареи.Смотрите также Срок службы батареи. График ниже показывает типичные скорости саморазряда для литий-ионной батареи.

Внутренний импеданс

Внутренний импеданс ячейки определяет ее токонесущую способность. Низкое внутреннее сопротивление допускает большие токи.

Батарея Эквивалентная Схема

Диаграмма справа показывает эквивалентную схему для энергетической ячейки.

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

Типичное внутреннее сопротивление составляет порядка миллиом.

Влияние внутреннего импеданса

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

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

Спиральная конструкция электродов часто используется для максимизации площади поверхности и, таким образом, уменьшения внутреннего импеданса.Это уменьшает тепловыделение и позволяет быстрее заряжать и разряжать.

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

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

Внутреннее сопротивление большинства клеточных химикатов также имеет тенденцию значительно увеличиваться к концу цикла разряда, поскольку активные химикаты переводятся в свое разряженное состояние и, следовательно, эффективно расходуются.Это главным образом ответственно за быстрое падение напряжения элемента в конце цикла разряда.

Кроме того, эффект нагрева по Джоулю потерь I 2 R на внутреннее сопротивление элемента вызовет повышение температуры элемента.

Падение напряжения и потери I 2 R могут быть незначительными для 1000 мАч, питающего мобильный телефон, но для автомобильной батареи 100 Ач на 200 Ач они могут быть существенными.Типичное внутреннее сопротивление для литиевой батареи мобильного телефона емкостью 1000 мА составляет от 100 до 200 мОм и около 1 мОм для литиевой батареи 200 Ач, используемой в автомобильной батарее. Смотрите пример.

При работе со скоростью C падение напряжения на ячейку в обоих случаях составит около 0,2 В (немного меньше для мобильного телефона). Потери I 2 R в мобильном телефоне будут между 0,1 и 0,2 Вт. Однако в автомобильном аккумуляторе падение напряжения на всей батарее составит 20 Вольт, и потери мощности 9 963 2 R будут рассеиваться, так как тепло внутри батареи составит 40 Вт на элемент или 4 кВт на всю батарею.Это в дополнение к теплу, генерируемому электрохимическими реакциями в клетках.

С возрастом элемента сопротивление электролита возрастает. Старение также приводит к ухудшению поверхности электродов и увеличению контактного сопротивления, и в то же время эффективная площадь пластин уменьшается, уменьшая ее емкость. Все эти эффекты увеличивают внутренний импеданс клетки, отрицательно влияя на ее способность выполнять.Сравнение фактического импеданса ячейки с ее импедансом, когда она была новой, можно использовать для определения меры или представления возраста ячейки или ее эффективной емкости. Такие измерения намного удобнее, чем разрядка ячейки, и могут быть выполнены без разрушения испытуемой ячейки. См. «Тестирование сопротивления и проводимости»

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

тариф разряда

Кривые разряда для ионно-литиевого элемента ниже показывают, что эффективная емкость элемента уменьшается, если элемент разряжается с очень высокой скоростью (или наоборот увеличивается с низкой скоростью разряда).Это называется смещением емкости, и этот эффект является общим для большинства клеточных химий.

Нагрузка на аккумулятор

Эффективность разрядки аккумулятора зависит от нагрузки, которую должен обеспечивать аккумулятор.

Если разрядка происходит в течение длительного периода времени, равного нескольким часам, как в некоторых высокоскоростных приложениях, таких как электромобили, эффективная емкость аккумулятора может быть в два раза выше указанной емкости при уровне C.Это может быть наиболее важным при определении размеров дорогой батареи для использования с высокой мощностью. Емкость аккумуляторов бытовой электроники с низким энергопотреблением обычно указывается для разряда со скоростью C, тогда как SAE использует разряд в течение 20 часов (0,05 ° C) в качестве стандартного условия для измерения емкости Amphour автомобильных аккумуляторов. Приведенный ниже график показывает, что эффективная емкость свинцово-кислотного аккумулятора с глубоким разрядом почти удваивается, поскольку скорость разряда снижается с 1,0 ° С до 0.05C. При времени разряда менее одного часа (высокая скорость C) эффективная емкость резко падает.

На эффективность зарядки также влияет скорость зарядки. Объяснение причин этого приведено в разделе «Время зарядки».

Из этого графика можно сделать два вывода:

  • Следует соблюдать осторожность при сравнении характеристик емкости батареи, чтобы убедиться, что используются сопоставимые скорости разряда.
  • В автомобильном приложении, если высокие скорости тока регулярно используются для жесткого ускорения или для подъема на гору, дальность действия транспортного средства будет уменьшена.

Рабочий цикл

Рабочие циклы различны для каждого приложения. Приложения EV и HEV накладывают определенные, переменные нагрузки на батарею. Смотрите пример нагрузочного тестирования. Стационарные батареи, используемые в распределенных системах хранения энергии, могут иметь очень большие изменения SOC и много циклов в день.

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

Примечания: Для информации

  • Типичный небольшой электрический автомобиль потребляет от 150 до 250 Вт энергии на милю при нормальной езде. Таким образом, для диапазона 100 миль при 200 Вт / ч требуется батарея емкостью 20 кВт / ч.
  • В гибридном электромобиле используются аккумуляторы меньшего размера, но они могут потребоваться для работы при очень высоких скоростях разряда до 40 ° C. Если транспортное средство использует рекуперативное торможение, аккумулятор также должен принимать очень высокие скорости зарядки, чтобы быть эффективными. См. Раздел о конденсаторах для примера того, как это требование может быть выполнено.

Уравнение Пейкерта

Уравнение Пейкерта - это удобный способ охарактеризовать поведение ячейки и количественную оценку смещения емкости в математических терминах.

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

Значение числа Пейкерта показывает, насколько хорошо батарея работает при постоянных сильных токах. Значение, близкое к 1, указывает на то, что батарея работает хорошо; чем выше число, тем больше емкость теряется при разрядке батареи при высоких токах. Число Пейкерта батареи определяется опытным путем. Для свинцово-кислотных аккумуляторов это число обычно составляет от 1,3 до 1,4

Приведенный выше график показывает, что эффективная емкость аккумулятора уменьшается при очень высоких скоростях непрерывной разрядки.Однако при прерывистом использовании батарея успевает восстановиться в периоды покоя, когда температура также вернется к уровню окружающей среды. Из-за этого потенциала восстановления уменьшение емкости меньше, а эффективность работы выше, если батарея используется периодически, как показано пунктирной линией.

Это обратное поведение двигателя внутреннего сгорания, который работает наиболее эффективно с постоянными постоянными нагрузками.В этом отношении электроэнергия является лучшим решением для транспортных средств доставки, которые подвержены постоянным перебоям.

Ragone Plots

График Ragone полезен для характеристики компромисса между эффективной мощностью и мощностью. Обратите внимание, что графики Ragone обычно основаны на логарифмических масштабах.

График ниже показывает превосходную плотность гравиметрической энергии литий-ионных элементов.Отметим также, что литий-ионные элементы с литий-титанатными анодами (Altairnano) обеспечивают очень высокую плотность мощности, но при этом удручающую плотность энергии.

Плотность энергии и мощности - Ragone Plot

Источник Альтаирнано

На графике Ragone ниже сравниваются характеристики ряда электрохимических устройств.Это показывает, что ультраконденсаторы (суперконденсаторы) могут обеспечивать очень высокую мощность, но емкость хранилища очень ограничена. С другой стороны, топливные элементы могут хранить большое количество энергии, но имеют относительно низкую выходную мощность.

Ragone Участок электрохимических устройств

Наклонные линии на графиках Ragone указывают относительное время, когда заряд поступает или выходит из устройства.С одной стороны, мощность может быть накачана или извлечена из конденсаторов в микросекундах. Это делает их идеальными для захвата энергии рекуперативного торможения в электромобилях. С другой стороны, топливные элементы имеют очень плохие динамические характеристики, для генерации и доставки энергии которых требуются часы. Это ограничивает их применение в приложениях EV, где они часто используются в сочетании с батареями или конденсаторами для решения этой проблемы. Литиевые батареи находятся где-то посередине и обеспечивают разумный компромисс между ними.

См. Также Сравнение накопления альтернативной энергии.

Импульсное исполнение

Возможность доставки сильноточных импульсов является требованием многих батарей. Токонесущая способность ячейки зависит от эффективной площади поверхности электродов. (См. Компромиссы энергии / мощности). Предел тока, однако, устанавливается скоростью, с которой химические реакции происходят внутри клетки.Химическая реакция или «перенос заряда» происходит на поверхности электродов, и начальная скорость может быть довольно высокой, поскольку химические вещества, расположенные рядом с электродами, трансформируются. Однако, как только это произошло, скорость реакции ограничивается скоростью, с которой активные химические вещества на поверхности электрода могут пополняться путем диффузии через электролит в процессе, известном как «массоперенос». Тот же принцип применяется к процессу зарядки и более подробно объясняется в разделе «Время зарядки».Следовательно, импульсный ток может быть существенно выше, чем частота С, которая характеризует характеристики непрерывного тока.

Cycle Life

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

Срок службы цикла определяется как число циклов, которое элемент может выполнить, прежде чем его емкость упадет до 80% от его первоначальной указанной емкости.

Каждый цикл зарядки-разрядки и связанный с ним цикл преобразования активных химических веществ, которые он вызывает, сопровождается медленным ухудшением химических веществ в элементе, которое будет почти незаметно для пользователя. Это ухудшение может быть результатом неизбежных, нежелательных химических воздействий в клетке или росте кристалла или дендрита, изменяющих морфологию частиц, составляющих электроды. Оба эти события могут иметь эффект уменьшения объема активных химических веществ в ячейке и, следовательно, его емкости, или увеличения внутреннего сопротивления ячейки.

Обратите внимание, что элемент не умирает внезапно в конце указанного срока службы цикла, но продолжает медленно ухудшаться, так что он продолжает нормально функционировать, за исключением того, что его емкость будет значительно меньше, чем была, когда он был новым.

Срок службы цикла, как определено, является полезным способом сравнения батарей в контролируемых условиях, однако он может не дать наилучшего показателя срока службы батарей в реальных условиях эксплуатации.Ячейки редко эксплуатируются в последовательных, полных циклах зарядки-разрядки, они гораздо чаще подвергаются частичной разрядке различной глубины до полной зарядки. Поскольку в частичных разрядах участвует меньшее количество энергии, батарея может выдерживать гораздо большее количество мелких циклов. Такие циклы использования типичны для гибридных электромобилей с рекуперативным торможением. Посмотрите, как продолжительность цикла зависит от глубины разряда (DOD) в разделе Срок службы батареи.

Срок службы также зависит от температуры, как рабочей, так и температуры хранения.Подробнее смотрите в разделе «Отказы литиевых батарей».

Общая пропускная способность энергии

Более показательным показателем срока службы батареи является Lifetime Energy Throughput . Это общее количество энергии в ваттах, которое может быть введено и извлечено из батареи в течение всех циклов в течение срока ее службы, прежде чем ее емкость снизится до 80% от ее первоначальной емкости в новом состоянии.Это зависит от химического состава клеток и условий эксплуатации. К сожалению, эта мера пока не широко используется производителями элементов питания и еще не была принята в качестве отраслевого стандарта аккумуляторов. До тех пор, пока он не станет общепринятым, его нельзя будет использовать для сравнения характеристик элементов разных производителей, но, по мере возможности, он по крайней мере предоставляет более полезное руководство для инженеров-прикладников для оценки срока полезного использования используемых батарей. в своих конструкциях.

См. Также Состояние здоровья (SOH) и Расчетное время автономной работы

.

глубокий разряд

Срок службы цикла уменьшается с увеличением глубины разряда (DOD) (см. Срок службы батареи), и многие химические элементы не допускают глубокого разряда, и при полном разряде элементы могут быть повреждены без возможности восстановления.Для максимального увеличения потенциального DOD батарей глубокого цикла требуются специальные конструкции ячеек и химические смеси.

Характеристики зарядки

Кривые зарядки и рекомендуемые методы зарядки включены в отдельный раздел «Зарядка

».

,

Смотрите также