Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе зимой и летом: как поднять плотность аккумулятора

Автор: Андрей Гагарин

Плотность электролита в аккумуляторе – это важная характеристика, которую автолюбители должны регулярно проверять. Необходимо знать, какой показатель считается нормальным, и как его измерить. Также нужно разобраться, как своими силами повлиять на плотность аккумулятора в емкостях, где присутствует раствор h3SO4.

Содержание:

1. Какая плотность должна быть в аккумуляторе
2. Таблица плотности электролита в АКБ
3. Плотность электролита в аккумуляторе зимой
4. Плотность электролита в летнее время
5. Как проверить плотность аккумулятора
6. Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Важно!Плотность электролита напрямую влияет на ёмкость батареи, а также на ее период эксплуатации.

Проверять данный показатель необходимо с помощью специального инструмента. Он называется денсиметр. Делать это следует при температурном показателе +25°С. Если температура будет другой, то показания понадобится подкорректировать.

Очевидно, что проверку необходимо выполнять регулярно. Другой вопрос: на какие цифры необходимо ориентироваться? Какой показатель можно считать хорошим, а какой – нет?

Какая плотность должна быть в аккумуляторе

Крайне важно для АКБ, чтобы поддерживалось определенное значение плотности электролита. Данный показатель может меняться, так как зависит от погоды в регионе, где находится автомобиль. По этой причине плотность определяется с учетом условий использования транспортного средства и существующих требований. Например, для основного климатического пояса показатель плотности обязан оставаться в диапазоне 1,25–1,27 г/см3. Допускается отклонение в большую или меньшую сторону на 0,01 г/см3. Если климатическая зона холодная, а с декабря по февраль на улице температура до -30°С, то показатель будет увеличен на 0,01 г/см3.

В субтропиках он будет на 0,01 г/см3 ниже. Плотность аккумулятора зимой, когда на улице до -50°С, будет отличаться. Нужно ориентироваться на то, что в норме показатель будет от 1,27 до 1,29 г/см3.

У автомобилистов может возникнуть еще один вопрос: какая плотность должна быть в аккумуляторе в разные времена года, будут ли показатели отличаться? Есть ли потребность целый год поддерживать значение на одинаковом уровне? Рекомендуется подробнее рассмотреть эту тему, сверившись с таблицей. Там значения имеют зависимость от погоды в определенном регионе.

Есть важный момент – чем более низкая плотность электролита в заряженном аккуме, тем более долгий срок он проработает.

Не следует забывать о том, что АКБ при регулярном использовании обычно заряжена на 80–90%, но не больше. Из-за этого плотность электролита обычно ниже, чем при 100% заряде. Следовательно, подходящее значение должно быть немного выше, чем прописано в таблице. В такой ситуации даже при падении температуры батарея не выйдет из строя.

В холодное время года она не станет замерзать. Плотность аккумулятора летом отличается. Если она окажется выше положенного, то это приведет к закипанию. Подобное нельзя допускать, иначе возникнут поломки.

Если плотность электролита станет чрезмерно высокой, то это сократит период службы АКБ. При этом низкая плотность приведёт к тому, что напряжение снизится. В итоге затруднится запуск мотора.

Таблица плотности электролита в АКБ

При составлении таблицы плотности аккумулятора необходимо ориентироваться на средний температурный показатель в середине зимы. Если в области на термометре не бывает меньше -30°С, то не нужно снижать или увеличивать концентрацию кислоты. На протяжении года нет нужды менять плотность электролита, необходимо следить за данным показателем, чтобы не возникло отклонений от установленного значения.

Другое дело, если автомобиль эксплуатируется при сильном морозе. То есть температура может опускаться ниже -30°С. В данной ситуации разрешена коррекция значения.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Отдельно необходимо разобраться, какая плотность аккумулятора должна быть зимой. В норме показатель будет равен 1,27. Если же на улице будет холоднее -35°С, то значение станет равным 1,28 г/см3. В той ситуации, когда наблюдаются отклонения в меньшую сторону, это спровоцирует ухудшение электродвижущей силы. Мотор будет хуже запускаться, а электролит начнёт покрываться льдом. Если плотность упадёт до 1,09 г/см3, то аккумулятор замёрзнет уже при -7°С.

Когда в морозные дни плотность оказывается ниже положенной, нет смысла сразу выполнять коррекцию с помощью специального раствора. Правильным решением будет качественно зарядить батарею.

Если человек в основном ездит из дома на работу и обратно, тратя на это около 30 минут, то это не поможет электролиту достаточно прогреться. Как итог, он не сможет полноценно зарядиться. АКБ способен принимать заряд только после того, как прогреется. Из-за этого с каждым днем будет уменьшаться плотность.

Самостоятельно выполнять процедуры, связанные с электролитом, не рекомендуется. Нужно только корректировать показатель очищенной от солей и примесей водой. Для новых батарей считается нормальным интервал изменения плотности электролита в диапазоне 0,15–0,16 г/см3.

Необходимо запомнить, что запрещено пользоваться АКБ с низким уровнем заряда, когда на дворе температура ниже 0°С. Иначе электролит замерзнет, что приведет к порче пластин из свинца.

Ориентируясь на таблицу зависимости температурного показателя замерзания электролита от его плотности, удастся узнать, при каком значения на термометре в батарее начнёт образовываться лёд.

г/см3	1, 10	1, 11	1, 12	1, 13	1, 14	1, 15	1, 16	1, 17
Градусы Цельсия	-8	-9	-10	-12	-14	-16	-18	-20
г/см3	1, 19	1, 20	1, 21	1, 22	1, 23	1, 24	1, 25	1, 28
Градусы Цельсия	-25	-28	-34	-40	-45	-50	-54	-74

Выходит, что у заряженной на 100% батареи появление льда происходит при температуре ниже -70°С. Когда зарядка составляет 40%, то данный процесс начинается при -25°С. При заряде около 10% мотор в зимний день не запустится. Появление льда произойдет уже при значении -10°С.

Если человек не знает плотность электролита, то уровень зарядки можно узнать с помощью нагрузочной вилки. Важно убедиться, что разность напряжения в разных элементах одной батареи составляет не более 0,2 В.

В, показанные вольтметром нагрузочной вилки	Показатель разряженности АКБ в процентах
1,8–1,7	0
1,7–1,6	25
1,6–1,5	50
1,5–1,4	75
1,4–1,3	100

Если батарея разрядилась на 50% или больше в зимний период, ее потребуется подзарядить.

Для лета показатель другой – он составляет 25%. Если же заряд будет выше этого значения, подзарядка не потребуется.

Плотность электролита в летнее время

Правильная плотность аккумулятора в жаркое время года другая. Батарея сталкивается с новой проблемой – обезвоживанием. Слишком высокая плотность оказывает негативное влияние на пластины из свинца. По этой причине она должна быть на 0,02 г/см3 меньше необходимого значения.

Летом температурный показатель под капотом обычно высокий. Из-за этого начинает испаряться вода, присутствующая в кислоте. Также начинают активно проходить электрохимические процессы в батарее. Из-за этого наблюдается высокая токоотдача, даже если плотность электролита находится на минимальном значении. Если уровень электролита снижается, то увеличивается его плотность. Это способствует быстрому возникновению коррозии, поражающей электроды. По этой причине необходимо следить за уровнем жидкости в батарее. Если он снижается, то потребуется долить дистиллированную воду.

В ином случае возникнет перезаряд, а также сульфатация.

Бывают ситуации, что батарея оказывается разряженной из-за халатности владельца. В этой ситуации можно попытаться вернуть её в рабочее состояние. Потребуется воспользоваться зарядкой. Перед этим важно узнать уровень, а затем воспользоваться дистиллятом.

Спустя время плотность аккумулятора автомобиля станет меньше. Это связано с регулярным разбавлением дистиллятом. Когда значение становится ниже минимального, приходится увеличивать плотность электролита. Для начала необходимо узнать её значение.

Как проверить плотность аккумулятора

Чтобы АКБ правильно работала, необходимо проводить проверку плотности аккумулятора спустя каждые 15 000 км пробега. Для этого нужно пользоваться денсиметром. Это устройство включает в себя трубку из стекла, в которой расположен ареометр. На концах находится резиновый наконечник, а с другой стороны расположена груша. Благодаря плавающему ареометру удаётся узнать требуемые сведения.

Плотность необслуживаемого АКБ будет отображаться цветным индикатором. Он присутствует в отдельном окошке. Если загорится зеленый индикатор, значит, всё в порядке. Уровень заряда находится в диапазоне от 65 до 100%. Когда необходима подзарядка, индикатор становится чёрным. В окошке возникает красная или белая лампочка. Это говорит о том, что нужно незамедлительно долить дистиллированную воду.

Смотреть плотность электролита для проведения корректировки можно только у аккума, прошедшего зарядку. Потребуется уточнить уровень электролита. Далее – зарядить АКБ, оставить на 2 часа и проверить. Если посмотреть данные сразу после подзарядки, сведения получаются неправильными.

Плотность зависит от температурного показателя воздуха. Нужно выполнять забор жидкости из банки АКБ, а потом поставить прибор так, чтобы его было хорошо видно. Ареометр не нужно трогать, он обязан плавать в данной жидкости, но не притрагиваться к ёмкости. Замеры необходимо провести для отдельных отсеков, а полученные значения записать.

При определении заряженности батареи можно ориентироваться на плотность электролита.

Температурный показатель	Заряд
	100%	70%	Разряженный
Более +25	1,21–1,23	1,17–1,19	1,05–1,07
Менее +25	1,27–1,29	1,23–1,25	1,11–1,13

Если в любой ячейке плотность значительно снижена, это указывает на дефекты. Когда она завышена, можно заподозрить кипение АКБ.

Можно с помощью мультиметра проверить плотность. Следует воспользоваться таблицей.

Уровень зарядки	Плотность электролита г/см3	Напряжение КБ В
100%	1, 28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Повысить плотность электролита в аккумуляторе удастся с использованием корректирующего электролита или кислоты. Для выполнения этой задачи нужны ареометр, медицинская клизма, стакан с обозначением мл, очищенная вода, емкость для электролита, корректирующий электролит или кислота.

Порядок действий:

1. Из банки АКБ берут немного электролита.
2. Вместо него добавляют концентрированный состав или очищенную воду.
3. АКБ ставят подзарядиться, это занимает не больше получаса.
4. Затем отключают зарядку, ждут 1–2 часа.
5. Повторно проводят замер плотности электролита. Если показатель низкий, повторяют процедуру.

Чтобы добиться нужной плотности, можно ориентироваться на таблицу:

Подъём плотности в АКБ, если она ниже 1,18

В данной ситуации только электролитом не получится обойтись. Придётся приобрести кислоту (1,8 г/см3). Порядок действий был описан выше, но шаг разбавления будет меньше. Иначе будет риск не проскочить необходимую отметку.

Когда электролит окрашивается в темный цвет, это значит, он холода не переживёт. Приходится проводить полную замену аккумулятора. АКБ рассчитан примерно на 5 лет. Чтобы он дольше прослужил, нужно регулярно проверять плотность, не допускать низкой уровень зарядки и не откладывать обслуживание на потом.

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе зимой и летом: как поднять плотность аккумулятора

Автор: Андрей Гагарин

Плотность электролита в аккумуляторе – это важная характеристика, которую автолюбители должны регулярно проверять. Необходимо знать, какой показатель считается нормальным, и как его измерить. Также нужно разобраться, как своими силами повлиять на плотность аккумулятора в емкостях, где присутствует раствор h3SO4.

Содержание:

1. Какая плотность должна быть в аккумуляторе
2. Таблица плотности электролита в АКБ
3. Плотность электролита в аккумуляторе зимой
4. Плотность электролита в летнее время
5. Как проверить плотность аккумулятора
6. Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Важно!Плотность электролита напрямую влияет на ёмкость батареи, а также на ее период эксплуатации.

Проверять данный показатель необходимо с помощью специального инструмента. Он называется денсиметр. Делать это следует при температурном показателе +25°С. Если температура будет другой, то показания понадобится подкорректировать.

Очевидно, что проверку необходимо выполнять регулярно. Другой вопрос: на какие цифры необходимо ориентироваться? Какой показатель можно считать хорошим, а какой – нет?

Какая плотность должна быть в аккумуляторе

Крайне важно для АКБ, чтобы поддерживалось определенное значение плотности электролита. Данный показатель может меняться, так как зависит от погоды в регионе, где находится автомобиль. По этой причине плотность определяется с учетом условий использования транспортного средства и существующих требований. Например, для основного климатического пояса показатель плотности обязан оставаться в диапазоне 1,25–1,27 г/см3. Допускается отклонение в большую или меньшую сторону на 0,01 г/см3. Если климатическая зона холодная, а с декабря по февраль на улице температура до -30°С, то показатель будет увеличен на 0,01 г/см3. В субтропиках он будет на 0,01 г/см3 ниже. Плотность аккумулятора зимой, когда на улице до -50°С, будет отличаться. Нужно ориентироваться на то, что в норме показатель будет от 1,27 до 1,29 г/см3.

У автомобилистов может возникнуть еще один вопрос: какая плотность должна быть в аккумуляторе в разные времена года, будут ли показатели отличаться? Есть ли потребность целый год поддерживать значение на одинаковом уровне? Рекомендуется подробнее рассмотреть эту тему, сверившись с таблицей. Там значения имеют зависимость от погоды в определенном регионе.

Есть важный момент – чем более низкая плотность электролита в заряженном аккуме, тем более долгий срок он проработает.

Не следует забывать о том, что АКБ при регулярном использовании обычно заряжена на 80–90%, но не больше. Из-за этого плотность электролита обычно ниже, чем при 100% заряде. Следовательно, подходящее значение должно быть немного выше, чем прописано в таблице. В такой ситуации даже при падении температуры батарея не выйдет из строя. В холодное время года она не станет замерзать. Плотность аккумулятора летом отличается. Если она окажется выше положенного, то это приведет к закипанию. Подобное нельзя допускать, иначе возникнут поломки.

Если плотность электролита станет чрезмерно высокой, то это сократит период службы АКБ. При этом низкая плотность приведёт к тому, что напряжение снизится. В итоге затруднится запуск мотора.

Таблица плотности электролита в АКБ

При составлении таблицы плотности аккумулятора необходимо ориентироваться на средний температурный показатель в середине зимы. Если в области на термометре не бывает меньше -30°С, то не нужно снижать или увеличивать концентрацию кислоты. На протяжении года нет нужды менять плотность электролита, необходимо следить за данным показателем, чтобы не возникло отклонений от установленного значения.

Другое дело, если автомобиль эксплуатируется при сильном морозе. То есть температура может опускаться ниже -30°С. В данной ситуации разрешена коррекция значения.

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

Отдельно необходимо разобраться, какая плотность аккумулятора должна быть зимой. В норме показатель будет равен 1,27. Если же на улице будет холоднее -35°С, то значение станет равным 1,28 г/см3. В той ситуации, когда наблюдаются отклонения в меньшую сторону, это спровоцирует ухудшение электродвижущей силы. Мотор будет хуже запускаться, а электролит начнёт покрываться льдом. Если плотность упадёт до 1,09 г/см3, то аккумулятор замёрзнет уже при -7°С.

Когда в морозные дни плотность оказывается ниже положенной, нет смысла сразу выполнять коррекцию с помощью специального раствора. Правильным решением будет качественно зарядить батарею.

Если человек в основном ездит из дома на работу и обратно, тратя на это около 30 минут, то это не поможет электролиту достаточно прогреться. Как итог, он не сможет полноценно зарядиться. АКБ способен принимать заряд только после того, как прогреется. Из-за этого с каждым днем будет уменьшаться плотность.

Самостоятельно выполнять процедуры, связанные с электролитом, не рекомендуется. Нужно только корректировать показатель очищенной от солей и примесей водой. Для новых батарей считается нормальным интервал изменения плотности электролита в диапазоне 0,15–0,16 г/см3.

Необходимо запомнить, что запрещено пользоваться АКБ с низким уровнем заряда, когда на дворе температура ниже 0°С. Иначе электролит замерзнет, что приведет к порче пластин из свинца.

Ориентируясь на таблицу зависимости температурного показателя замерзания электролита от его плотности, удастся узнать, при каком значения на термометре в батарее начнёт образовываться лёд.

г/см3	1, 10	1, 11	1, 12	1, 13	1, 14	1, 15	1, 16	1, 17
Градусы Цельсия	-8	-9	-10	-12	-14	-16	-18	-20
г/см3	1, 19	1, 20	1, 21	1, 22	1, 23	1, 24	1, 25	1, 28
Градусы Цельсия	-25	-28	-34	-40	-45	-50	-54	-74

Выходит, что у заряженной на 100% батареи появление льда происходит при температуре ниже -70°С. Когда зарядка составляет 40%, то данный процесс начинается при -25°С. При заряде около 10% мотор в зимний день не запустится. Появление льда произойдет уже при значении -10°С.

Если человек не знает плотность электролита, то уровень зарядки можно узнать с помощью нагрузочной вилки. Важно убедиться, что разность напряжения в разных элементах одной батареи составляет не более 0,2 В.

В, показанные вольтметром нагрузочной вилки	Показатель разряженности АКБ в процентах
1,8–1,7	0
1,7–1,6	25
1,6–1,5	50
1,5–1,4	75
1,4–1,3	100

Если батарея разрядилась на 50% или больше в зимний период, ее потребуется подзарядить. Для лета показатель другой – он составляет 25%. Если же заряд будет выше этого значения, подзарядка не потребуется.

Плотность электролита в летнее время

Правильная плотность аккумулятора в жаркое время года другая. Батарея сталкивается с новой проблемой – обезвоживанием. Слишком высокая плотность оказывает негативное влияние на пластины из свинца. По этой причине она должна быть на 0,02 г/см3 меньше необходимого значения.

Летом температурный показатель под капотом обычно высокий. Из-за этого начинает испаряться вода, присутствующая в кислоте. Также начинают активно проходить электрохимические процессы в батарее. Из-за этого наблюдается высокая токоотдача, даже если плотность электролита находится на минимальном значении. Если уровень электролита снижается, то увеличивается его плотность. Это способствует быстрому возникновению коррозии, поражающей электроды. По этой причине необходимо следить за уровнем жидкости в батарее. Если он снижается, то потребуется долить дистиллированную воду. В ином случае возникнет перезаряд, а также сульфатация.

Бывают ситуации, что батарея оказывается разряженной из-за халатности владельца. В этой ситуации можно попытаться вернуть её в рабочее состояние. Потребуется воспользоваться зарядкой. Перед этим важно узнать уровень, а затем воспользоваться дистиллятом.

Спустя время плотность аккумулятора автомобиля станет меньше. Это связано с регулярным разбавлением дистиллятом. Когда значение становится ниже минимального, приходится увеличивать плотность электролита. Для начала необходимо узнать её значение.

Как проверить плотность аккумулятора

Чтобы АКБ правильно работала, необходимо проводить проверку плотности аккумулятора спустя каждые 15 000 км пробега. Для этого нужно пользоваться денсиметром. Это устройство включает в себя трубку из стекла, в которой расположен ареометр. На концах находится резиновый наконечник, а с другой стороны расположена груша. Благодаря плавающему ареометру удаётся узнать требуемые сведения.

Плотность необслуживаемого АКБ будет отображаться цветным индикатором. Он присутствует в отдельном окошке. Если загорится зеленый индикатор, значит, всё в порядке. Уровень заряда находится в диапазоне от 65 до 100%. Когда необходима подзарядка, индикатор становится чёрным. В окошке возникает красная или белая лампочка. Это говорит о том, что нужно незамедлительно долить дистиллированную воду.

Смотреть плотность электролита для проведения корректировки можно только у аккума, прошедшего зарядку. Потребуется уточнить уровень электролита. Далее – зарядить АКБ, оставить на 2 часа и проверить. Если посмотреть данные сразу после подзарядки, сведения получаются неправильными.

Плотность зависит от температурного показателя воздуха. Нужно выполнять забор жидкости из банки АКБ, а потом поставить прибор так, чтобы его было хорошо видно. Ареометр не нужно трогать, он обязан плавать в данной жидкости, но не притрагиваться к ёмкости. Замеры необходимо провести для отдельных отсеков, а полученные значения записать.

При определении заряженности батареи можно ориентироваться на плотность электролита.

Температурный показатель	Заряд
	100%	70%	Разряженный
Более +25	1,21–1,23	1,17–1,19	1,05–1,07
Менее +25	1,27–1,29	1,23–1,25	1,11–1,13

Если в любой ячейке плотность значительно снижена, это указывает на дефекты. Когда она завышена, можно заподозрить кипение АКБ.

Можно с помощью мультиметра проверить плотность. Следует воспользоваться таблицей.

Уровень зарядки	Плотность электролита г/см3	Напряжение КБ В
100%	1, 28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Повысить плотность электролита в аккумуляторе удастся с использованием корректирующего электролита или кислоты. Для выполнения этой задачи нужны ареометр, медицинская клизма, стакан с обозначением мл, очищенная вода, емкость для электролита, корректирующий электролит или кислота.

Порядок действий:

1. Из банки АКБ берут немного электролита.
2. Вместо него добавляют концентрированный состав или очищенную воду.
3. АКБ ставят подзарядиться, это занимает не больше получаса.
4. Затем отключают зарядку, ждут 1–2 часа.
5. Повторно проводят замер плотности электролита. Если показатель низкий, повторяют процедуру.

Чтобы добиться нужной плотности, можно ориентироваться на таблицу:

Подъём плотности в АКБ, если она ниже 1,18

В данной ситуации только электролитом не получится обойтись. Придётся приобрести кислоту (1,8 г/см3). Порядок действий был описан выше, но шаг разбавления будет меньше. Иначе будет риск не проскочить необходимую отметку.

Когда электролит окрашивается в темный цвет, это значит, он холода не переживёт. Приходится проводить полную замену аккумулятора. АКБ рассчитан примерно на 5 лет. Чтобы он дольше прослужил, нужно регулярно проверять плотность, не допускать низкой уровень зарядки и не откладывать обслуживание на потом.

Почему автомобильные аккумуляторы плохо работают в холодную погоду

Заводить машину холодным зимним утром может быть неприятно, если накануне вечером вы не предприняли никаких действий. Когда вы не можете запустить двигатель, это часто вина аккумулятора. Почему аккумулятор более чувствителен, чем другие процессы в автомобиле? Ответ заключается в способности батареи преобразовывать химическую энергию в электрическую с минимальным выделением тепла и относительно небольшим количеством тепловой энергии, доступной при низких температурах.

Начало работы

Я помню одну осень несколько лет назад, когда я купил новую машину. Следующая зима была одной из самых холодных за несколько лет. В течение двух недель термометр в саду показывал температуру ниже -10°C (14°F).

Однажды февральским утром, во время лыжного отпуска в шведских горах, я вышел на подъездную дорожку к коттеджу, чтобы завести машину, надеясь обеспечить хорошую и удобную короткую поездку для семьи по пути к подъемнику. Включив зажигание, машина еле завелась. Автомобиль издал звук, показывающий, что шесть цилиндров работают не так гладко, как обычно. Прошло почти минуту, прежде чем двигатель зазвучал так, как должен. Поскольку машина была новой, меня это насторожило. Очень медленно ожил ЖК-дисплей между спидометром и тахометром, показав -35°C (-31°F). Сегодня утром кататься на лыжах нельзя!

Как инженер-электрохимик, мои мысли переместились от катания по склонам к технологии старых добрых свинцово-кислотных аккумуляторов, которые в то время могли обеспечивать пиковый ток для приведения в действие стартера и запуска двигателя с первого короткого оборота. ключ.

Эта проблема не ограничивается только аккумуляторами — двигатель внутреннего сгорания также сталкивается с трудностями при экстремально низких температурах. Смазочное масло становится более густым, реакции горения становятся вялыми, а конденсат может замерзнуть в ответственных частях топливной системы. Однако моя машина завелась. Любой электромобиль, не подключенный к сети в такую ​​холодную ночь, вероятно, вообще не завелся бы.

В чем причина такой разницы? Ответ находится в способе преобразования химической энергии в механическую:

• Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию, запасенную в топливе, в тепло, которое затем преобразуется в механическую энергию.
• Двигатель электромобиля преобразует химическую энергию аккумулятора в электрическую энергию, которая затем преобразуется электродвигателем в механическую энергию. Он выделяет очень мало тепла по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

Процесс преобразования тепловой энергии в механическую в двигателе внутреннего сгорания дает большое количество тепла с первого такта для быстрого нагрева двигателя, что позволяет автомобилю тронуться с места практически сразу. Тем не менее, медленное выделение тепла, которое происходит при экстремальных температурах в электромобиле, не дает такого же эффекта. Цитируя Леса Гроссмана: «Это физика, это неизбежно».

Обратите внимание, что эффективность преобразования химической энергии в механическую намного выше в электромобиле, так как потери в аккумуляторе и в электродвигателе относительно малы.

Вопросы эффективности и тепловыделения в сторону — и прежде чем говорить об аккумуляторе — давайте сравним процессы, которые могут вызвать трудности в холодную погоду в электромобилях и обычных автомобилях.

Сравнение процессов в автомобиле

Начнем с электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Мы можем себе представить, что электродвигатель менее подвержен влиянию низких температур по сравнению с двигателем внутреннего сгорания. В нем меньше движущихся частей, и, поскольку движущиеся части в основном разделены воздушными зазорами, он должен требовать меньше смазки и быть менее чувствительным к низким температурам.

Трансмиссия электромобиля также менее сложна, чем трансмиссия автомобиля внутреннего сгорания, поскольку электродвигатель может работать в широком диапазоне нагрузок с отличным крутящим моментом. Кроме того, электромобиль может иметь несколько двигателей (например, один спереди и один сзади) и, таким образом, избежать большого количества трансмиссии, необходимой для работы с полным приводом. Это означает, что электромобилю не требуется сложная коробка передач, которую необходимо смазывать. Следовательно, электромобиль должен быть менее чувствителен к температуре и по этим причинам.

Наконец, электромобилю не требуется сложная топливная система с насосами, клапанами, манометрами, форсунками и т. д. Это также должно сделать его менее чувствительным к низким температурам по сравнению с обычным автомобилем, с меньшим количеством компонентов, которые будут мешать обледенению -вверх.

Как и ожидалось, именно аккумулятор плохо работает при низких температурах. На самом деле влияние низких температур на работу батарей можно наблюдать в различных приложениях, от военной техники и космических приложений до сотовых телефонов и клавиатур домашней сигнализации. Этот компонент, очевидно, менее критичен в двигателе внутреннего сгорания, которому для запуска двигателя требуется только короткий пиковый ток. Сравните это с электромобилем, которому требуется непрерывный источник тока. Поэтому давайте более внимательно посмотрим на производительность батареи и на то, как на нее влияет температура.

Свойства батареи, зависящие от температуры

Батарея состоит из двух пористых электродов, одного положительного и одного отрицательного. Материал электронного проводящего электрода состоит из упакованных частиц электродного материала. Пустота между этими частицами создает пористость электродов (см. рисунок ниже).

Два электрода разделены электролитом. Кроме того, оба пористых электрода содержат пористый электролит в пустотах между твердыми частицами электродного материала. На рисунке ниже показан процесс разрядки в аккумуляторе с сильно преувеличенным размером частиц.

Потери в батарее при заданном уровне заряда показаны на следующем рисунке, на котором показаны кривые ток-потенциал для положительного (красный) и отрицательного электродов (синий) с рабочей точкой, заданной выражением i ₁ и -i ₁ на соответствующем электроде. Можно предположить, что потенциалы положительного и отрицательного электродов измеряются с помощью электрода сравнения в середине электролита (см. рисунок выше). Это необходимо для получения потенциалов двух отдельных электродов и включения омических потерь с обеих сторон электрода сравнения.

Потенциал ячейки уменьшается по сравнению с напряжением открытой ячейки (см. ниже) из-за активационных потерь (из-за кинетики электрохимической реакции), массотранспортных потерь и омических потерь. Обратите внимание, что катодный ток на положительном электроде определяется как отрицательный, а анодный ток на отрицательном электроде определяется как положительный. Это связано с тем, что полярность электролита внутри батареи противоположна полярности внешней цепи.

Напряжение открытой ячейки 90}} \right)

где E — напряжение на элементе, {\Delta S} — изменение энтропии реакции батареи, z — количество переданных электронов, а F — постоянная Фарадея. Это означает, что для батареи с чистой реакцией разряда с положительным изменением энтропии ({\Delta S}) напряжение элемента увеличивается с температурой. Для батареи с отрицательным изменением энтропии напряжение элемента уменьшается с повышением температуры.

Большинство литий-ионных аккумуляторов, используемых в современных электромобилях, имеют слегка отрицательное или очень небольшое изменение энтропии, что означает, что напряжение открытого элемента слегка увеличивается при понижении температуры. Это само по себе фактически улучшило бы производительность при более низких температурах. Однако изменение напряжения открытой ячейки в зависимости от температуры относительно невелико по сравнению с другими параметрами, около 0-0,4 мВ/К, то есть менее 30 мВ в диапазоне очень низких температур (-35°C, -31°C). °F) до комнатной температуры. Таким образом, мы можем исключить общую термодинамику реакции разряда как причину плохих характеристик при низких температурах.

Физические свойства электролита и электродов

Физические свойства электролита оказывают большое влияние на работу батареи. Температура влияет на проводимость и коэффициенты диффузии в электролите, таким образом, также влияя на эффективную проводимость и коэффициенты диффузии в пористом электролите.

Электропроводность электролита может увеличиваться на один или несколько порядков от очень низких температур (-35°C, -31°F) до комнатной температуры. Если построить логарифм проводимости электролита как функцию 1/ T получаем линейную зависимость, как показано на рисунке ниже. Этот рисунок иллюстрирует низкую проводимость при низких температурах и ее экспоненциальное увеличение при повышении температуры.

Следовательно, омические потери (резистивные потери) в электролите батареи увеличиваются с понижением температуры, что приводит к более низкому напряжению элемента при заданном токе при более низких температурах. Кроме того, плохая проводимость электролита приводит к менее равномерному распределению плотности тока в пористых электродах, что, в свою очередь, снижает емкость аккумулятора. емкость определяется как количество ампер-часов, которое можно снять с аккумулятора до того, как напряжение резко упадет. При более низких температурах емкость есть, но низкая проводимость и последующее неравномерное распределение плотности тока делают ее недоступной до тех пор, пока батарея не нагреется.

Кроме того, коэффициенты диффузии химических веществ в электролите, которые необходимы для обеспечения электрохимических реакций, снижаются в той же степени, что и проводимость электролита. Снижение коэффициентов диффузии увеличивает перенапряжение концентрации, что снижает напряжение на ячейке. Пониженная диффузионная способность также снижает емкость батареи, поскольку большая часть частиц в электродах батареи недоступна из-за ограничений массопереноса.

Обратите внимание, что электролитическая проводимость и диффузионная способность связаны с подвижностью (см. соотношение Нернста-Эйнштейна).

Физическое объяснение пониженной подвижности заключается в том, что в электролите имеется меньше тепловой энергии, из-за чего ионам и молекулам труднее преодолевать взаимное взаимодействие или «трение». Подвижность в электролитах в зависимости от температуры описывается уравнением Аррениуса, где энергия активации ( E _a на рисунке выше) представляет собой энергию, необходимую молекулам для преодоления взаимодействия с соседними молекулами и перемещения в электролите.

Твердый электродный материал обычно имеет проводимость, которая на несколько порядков выше, чем у пористого электролита. Изменением проводимости твердого материала в зависимости от температуры обычно можно пренебречь. Однако в некоторых батареях перезарядка может быть проблематичной при низких температурах, поскольку это может привести к образованию дендритов, разрушающих батарею.

Электродная кинетика

Последним важным фактором плохой работы батарей при низких температурах является вялая кинетика анодных и катодных реакций, что приводит к увеличению активационного перенапряжения. Физическое объяснение медленной кинетики электрода состоит в том, что энергию активации становится труднее преодолеть из-за меньшего количества тепловой энергии, доступной в системе при низких температурах.

На приведенном ниже рисунке показано общее влияние на производительность батареи из-за увеличения потерь при активации, омических потерь и массовых транспортных потерь. Мы можем видеть, как увеличение общего перенапряжения на двух электродах приводит к снижению напряжения на ячейке при заданном токе и состоянии заряда.

Эти кривые получены из уравнений Аррениуса для подвижности и кинетики электродов на электродах, которые для обратимых электрохимических реакций приводят к соответствующим выражениям Батлера-Фольмера.

Управление температурным режимом

Современные аккумуляторные системы в электромобилях оснащены передовыми системами управления температурным режимом. Эти системы способны охлаждать батарею, когда она работает при высоких нагрузках, и нагревать ее, когда она подключена к сети холодными зимними ночами.

Система терморегулирования поддерживает оптимальный диапазон рабочих температур батареи (см. рисунок выше). Обратите внимание, что график относится к рабочей температуре батареи, а не к температуре окружающей среды. Система управления температурным режимом также снижает риск теплового разгона в литий-ионных аккумуляторных батареях.

Нагрев батареи при низких температурах также означает, что КПД и запас хода электрического двигателя снижаются, поскольку часть электроэнергии или регенеративной энергии должна быть преобразована в тепло, чтобы поддерживать работу батареи в оптимальном диапазоне. Кроме того, часть этой мощности может также использоваться для обогрева салона, что также снижает эффективность и запас хода автомобиля.

На рисунке выше показаны результаты модели литий-ионного аккумуляторного блока для автомобильных приложений, оснащенного каналами охлаждения и обогрева. Такие модели широко используются при проектировании системы терморегулирования батареи.

Заключительные мысли

Неспособность электромобилей быстро и самопроизвольно нагревать свои батареи после экстремально холодных зимних ночей связана с высоким КПД электродвигателя и тем фактом, что он не требует производства тепловой энергии для преобразования в механическую работу . Поэтому электромобиль всегда должен быть подключен к сети ночью перед лыжными прогулками, такими как моя, чтобы температура батареи поддерживалась в разумном диапазоне температур.

Если следовать этим рекомендациям, ваш электромобиль легко заведется — даже в шведских горах. Фактически, на большинстве внешних парковок на севере (таких как Аляска, Канада, Швеция и Норвегия) есть электрические розетки, а большинство обычных автомобилей также оснащены обогревателями двигателя. Вы не хотите рисковать при таких температурах, даже с двигателями внутреннего сгорания.

Если вы забудете включить машину во время лыжного отпуска, у вас может возникнуть соблазн вернуться в уютный коттедж и, возможно, подумать о Сванте Аррениусе, шведском ученом, который разработал первое количественное описание температурной зависимости химической реакции. тарифы и транспортные характеристики.

В какой степени температура влияет на запас хода электромобиля?

По мере того, как компании изучают преимущества внедрения электромобилей в свои парки, им необходимо учитывать, какой диапазон электромобилей потребуется и как учитывать их уникальные условия эксплуатации, включая сезонные колебания. После углубленного анализа данных об электромобилях, полученных из 4200 подключенных аккумуляторных электромобилей (BEV) и 5,2 миллиона поездок, мы изучаем влияние температуры на запас хода электромобиля.

 

Здесь мы раскрываем оптимальную рабочую температуру, запас хода, который вы можете потерять в разгар зимы или в разгар лета, а также ключевые выводы о том, что вы можете сделать, чтобы увеличить дневной запас хода вашего электромобиля.

Запас хода электромобиля

Запас хода — это расстояние, которое электромобиль может проехать на одном заряде. Опубликованный диапазон транспортного средства основан на стандартизированных испытаниях, проведенных на динамометре в испытательном центре. Однако, как известно водителям электромобилей, официально указанный диапазон лучше всего использовать в качестве ориентира.

 

Электромобили, как и автомобили с бензиновым двигателем, ведут себя по-разному в реальных условиях в зависимости от местности, количества пассажиров,  скорости, , поведения водителя и температуры наружного воздуха. Все эти факторы влияют на топливную экономичность автомобиля (насколько далеко автомобиль может проехать на заданном количестве топлива (кВтч в случае электромобилей) и, следовательно, на запас хода.

 

Чем больше энергии может хранить аккумуляторная батарея автомобиля, тем дольше его диапазон, но на топливную эффективность транспортного средства влияет конструкция транспортного средства (вес, форма, размер и т.  д.). Чтобы автобус разогнался до седана мощностью 60 кВтч, ему потребуется гораздо более мощная батарея. Однако внешний аккумулятор условия могут отрицательно или положительно повлиять на расход топлива автомобиля в любой конкретной поездке. Это характерно не только для электромобилей. Нажатие на педаль газа между светофорами или вождение в холодный день означает снижение эффективности независимо от того, как вы заправляете свой автомобиль.

 

См. также :  Преодоление беспокойства по запасу хода с помощью электромобилей

Электромобили в холодную погоду

С тех пор как электромобили впервые появились на рынке, они часто сталкивались с тем, что зимой они плохо работали. В то время как многие канадские и норвежские водители электромобилей умоляют изменить , это правда, что температура является виновником, когда речь идет о запасе хода.

 

Суточный диапазон зависит от температуры в основном из-за дополнительного нагрева и охлаждения. Энергия аккумуляторной батареи питает не только автомобиль, но и вспомогательные системы, в первую очередь регулирующие температуру салона и аккумуляторной батареи.

 

Люди часто предполагают, что потеря дальности действия при низких температурах связана со снижением производительности батареи. В то время как литий-ионные батареи более медленны при экстремальных температурах (низкие температуры влияют на их способность накапливать и высвобождать энергию), это оказывает гораздо меньшее влияние на запас хода, чем дополнительная нагрузка. Кроме того, автопроизводители разработали системы управления температурным режимом аккумуляторов, чтобы поддерживать аккумуляторы в оптимальном диапазоне температур, что дополнительно минимизирует потери производительности аккумуляторов (но стоит нам дополнительной нагрузки).

Как температура влияет на запас хода электромобиля?

Мы решили полностью понять, как температура влияет на запас хода, и все ли модели электромобилей были затронуты одинаково. Чтобы выяснить это, Geotab изучил анонимные данные о 5,2 миллионах поездок, совершенных 4200 электромобилями, представляющими 102 различных комбинации марки/модели/года, и проанализировал среднюю эффективность поездки транспортного средства в зависимости от температуры.

Наш анализ показал, что:

1. Большинство электромобилей имеют одинаковую кривую температурного диапазона, независимо от марки или модели.
2. В то время как на диапазон влияют как холодные, так и жаркие температуры, более холодный климат оказывает большее влияние.
3. 70F (21,5C) — оптимальная эффективность поездки.

 

 

Диаграмма 1: Кривая температурного диапазона
 

Наши данные показывают, что большинство электромобилей следуют одной и той же кривой эффективности в зависимости от температуры, независимо от их марки, модели или года выпуска. На приведенном выше графике показан диапазон, который получит электромобиль (в среднем) по сравнению с его номинальным диапазоном при любой заданной температуре. При оптимальных температурах электромобили работают лучше, чем их номинальный диапазон, достигая пика 115% при 70F или 21,5C. Таким образом, большинство владельцев электромобилей превышают номинальный диапазон автомобиля в условиях высокой температуры.

 

Однако при повышении или понижении температуры очевидна потеря диапазона. При 5F (-15C) электромобили падают до 54% ​​от их номинального диапазона, а это означает, что автомобиль, рассчитанный на 250 миль (402 км), проедет в среднем только 135 миль (217 км).

 

Холод имеет плохую репутацию, но оказывается, виновата и жара.

 

Интересно, что если вы внимательно посмотрите, то заметите, что диапазон уменьшается немного быстрее (наклон круче) по мере увеличения    температура. Однако воздействие в реальном мире меньше проявляется при высоких температурах, поскольку климат Земли не часто достигает температуры выше 122F (50C), поэтому мы не знаем (и, надеюсь, не должны заботиться), что произойдет с нашим диапазоном после этой точки.

Цена комфорта

Неслучайно самые эффективные поездки были совершены в дни, когда средняя температура наружного воздуха составляла 70-71 F (21-22C). Интересный факт: это температура, при которой мы, люди, предпочитаем поддерживать свои дома.

 

Если вы садитесь в машину, а температура на улице ниже 68F, вы, скорее всего, включите отопление; выше 71F, и вы, вероятно, включите переменный ток. Доведение температуры в салоне до комфортного домашнего состояния потребляет энергию от аккумулятора, которая в противном случае могла бы использоваться для движения автомобиля.

 

Как и люди, аккумуляторы любят комфорт и лучше всего работают при умеренных температурах (хотя они более устойчивы к холоду и переносят более широкий диапазон температур). Бортовая система управления температурой электромобиля предназначена для получения энергии для нагрева или охлаждения аккумулятора автомобиля по мере необходимости. Это гарантирует, что он работает в этом идеальном диапазоне, а также помогает предотвратить0139 деградация батареи . Таким образом, автомобиль работает на обогрев/охлаждение как пассажиров, так и аккумуляторов в холодных или жарких условиях.

Наилучшие и наихудшие показатели 

Диаграмма 2. Кривая диапазона с 10-м и 90-м процентилями показывает ожидаемое распределение эффективности срабатывания при любой заданной температуре.

 

Приведенная выше кривая диапазона основана на средней эффективности всех поездок в наших базах данных при заданной температуре. Поскольку эти поездки были совершены в реальном мире, они подвергались воздействию большого количества внешних факторов, которые могут повлиять на эффективность транспортного средства, таких как рельеф местности, скорость, привычки водителя, продолжительность поездки и начальные условия (например, если поездка началась в климатическом климате). гараж с контролем).

 

Этот анализ не пытается изолировать относительное влияние каждого фактора на диапазон. Разумно предположить, что наиболее эффективные поездки (или лучшие показатели) при любой заданной температуре будут связаны с комбинацией внешних факторов, влияющих на эффективность транспортного средства. В отдельном анализе мы рассмотрим относительное влияние температуры и скорости .

 

В целом, лучшие исполнители (находящиеся в 90-м процентиле) получили на 32% больше диапазона, чем в среднем, и в два раза больше, чем у худших 10-го процентиля. Это говорит о том, что есть некоторая свобода действий в отношении того, как далеко вы можете проехать на одной зарядке, что может быть частично под вашим контролем.

 

В то время как по большей части все модели автомобилей следовали этой кривой температурного диапазона, в электромобилях используются разные системы управления батареями. Например, несколько новых электромобилей оснащены тепловым насосом — очень эффективным методом климат-контроля. Ожидается, что их кривые температурного диапазона будут более плоскими, чем у тех, у кого их нет.

Советы по увеличению запаса хода электромобиля в жаркие и холодные дни

Как уже отмечалось, основной причиной потери запаса хода в холодную и жаркую погоду является вспомогательная нагрузка. Следовательно, минимизация вспомогательной нагрузки поможет увеличить эти мили:

 

Воспользуйтесь удобствами, которыми оснащена ваша машина (обогревайте или охлаждайте человека, а не воздух) 

Обязательно используйте подогрев сидений и рулевого колеса. Нагрев воздуха в салоне может потреблять 3000-5000 ватт и гораздо менее эффективен, чем обогрев сиденья и рулевого колеса (около 75 ватт), который передает тепло вашему телу посредством теплопроводности. Использование этих все более распространенных функций позволит вам чувствовать себя комфортно, не прибегая к отопителю салона. Тем не менее, при очень низких температурах минимизация обогрева салона не поможет, и вы все равно будете терять энергию из системы управления температурой аккумулятора.

 

Предварительная подготовка автомобиля  

Как и перед тренировкой, разогрейтесь перед длительной поездкой! Если жарко, остыньте. Включение отопителей вашего автомобиля, когда он все еще подключен к сети, сведет к минимуму вспомогательную нагрузку, прогревая (или охлаждая) ваш автомобиль перед тем, как он отправится в путь. Воспользуйтесь преимуществами предварительной подготовки без чувства вины, которую позволяют электромобили. Если у вас есть такая возможность, припаркуйтесь в гараже с регулируемой температурой, чтобы получить аналогичный эффект.

 

Держите автомобиль подключенным к сети в экстремально холодные или жаркие дни  

Помимо преимуществ предварительной подготовки перед поездкой, автопроизводители рекомендуют подключать автомобили к сети в очень жаркие или очень холодные дни, когда автомобиль не используется. (Примечание: это не то же самое, что активная зарядка, которой лучше избегать в экстремальных условиях, особенно в жару). Подключенное к сети транспортное средство позволяет внутренней системе поддерживать контроль температуры батареи, продлевая срок службы батареи в долгосрочной перспективе.  

 

Водите осторожно  

Независимо от погоды, одним из факторов, который всегда влияет на ваш пробег, является то, как вы управляете своим электромобилем. Чрезмерное ускорение и торможение, а также вождение на высоких скоростях требуют энергии. И это не только лучше для вашего пробега, но и обеспечит большую безопасность вам и вашим пассажирам, особенно на зимних дорогах. Предвидя необходимость торможения и избегая резкого торможения, вы позволите системе рекуперативного торможения вашего электромобиля работать, восстанавливая энергию и сохраняя ее обратно в аккумулятор. Единственное, что нужно иметь в виду, это то, что при сильном холоде система рекуперативного торможения будет менее эффективной, потому что холодные батареи не могут принять столько энергии, сколько могут теплые батареи.

 

Использование экономичного режима 

Функции каждого электромобиля немного отличаются от их эко-режима, но в целом все они работают на снижение энергопотребления и увеличение пробега за счет уменьшения подачи энергии на приводной двигатель и функций высокого энергопотребления. например обогреватели салона. Зимой эко-режимы действительно могут сделать вождение вашего автомобиля более безопасным. Уменьшая мощность двигателя, автомобиль разгоняется медленнее, что снижает вероятность пробуксовки колес на обледенелых или заснеженных дорогах.

 

Проверьте давление в шинах

Давление в шинах падает при понижении температуры окружающей среды, что приводит к увеличению сопротивления качению и сокращению пробега. Это действительно хорошая практика – проверять давление в шинах каждый месяц, особенно учитывая, что температура наружного воздуха значительно меняется в зависимости от времени года.

 

Знайте, где находятся ваши устройства для быстрой зарядки

Холодные аккумуляторы имеют большее сопротивление зарядке, а это означает, что электромобили заряжаются медленнее при низких температурах. Убедитесь, что у вас есть зарядное устройство уровня 2 на 240 В для основной зарядки — будь то ночью или во время работы. А если вы планируете долгую зимнюю поездку на своем электромобиле, стоит наметить, где находятся станции быстрой зарядки.

 

По мере того, как в новых моделях электромобилей увеличивались размеры аккумуляторов, потеря запаса хода стала менее серьезной проблемой. Большая емкость означает незначительное влияние на большинство потребностей в ежедневных поездках, и инфраструктура зарядки продолжает расширяться для таких случайных поездок.

Дополнительная информация для флотов

Электрификация флотов по-прежнему является новой темой для многих флотов. Если вы не знаете, с чего начать свое исследование, посетите Центр знаний Geotab по электрификации автопарка , чтобы получить образовательные идеи, ресурсы и истории успеха автопарка.

Понимание того, как правильно выбрать электромобиль для вашего автопарка, начинается со сбора и оценки телематических данных. Автопарки могут точно определить те транспортные средства в своем парке, которые готовы к работе на электричестве, исходя из эксплуатационных и финансовых требований, проведя  Оценка пригодности электромобиля .