Эксплуатация авто аккумулятора зимой
Что сделать, чтобы подготовить батарею к холодному времени года и какая плотность электролита нормальна для зимы?
Ответ:
У заряженной на 100% АКБ, изначально рассчитанной на использование в условиях умеренного климатического пояса, плотность электролита при стандартных +25оC должна колебаться между 1.27 и 1.30 г/см3. Если температура будет выше, плотность снизится, если вокруг будет холоднее – повысится. Именно поэтому на крайнем Севере используют аккумуляторы с более плотным электролитом (1.32 г/см3), а в тропических странах с более низким (1.24 /см3).
Перед наступлением холодов важно убедиться в том, что аккумулятор заряжен – в этом случае вы избежите замерзания электролита и связанных с ним проблем при пуске двигателя. Учтите также, что зимой на работу батареи серьёзное влияние оказывают утечки в системе электрооборудования и слабое натяжение генераторного ремня.
Что делать, если при старте двигателя в холода батарея разрядилась до нуля?
Ответ:
Зарядите батарею при помощи небольшого тока – причём провести зарядку нужно от стационарного устройства и не позже, чем через 2-3 дня с момента наступления глубокой разрядки.
В чём причина замерзания электролита?
Ответ:
Когда аккумулятор разряжается, плотность электролита падает – и, соответственно, становится ниже количество содержащейся в его растворе серной кислоты. Образуется вода, которая и замерзает. Чем сильнее разряжен аккумулятор, тем раньше электролит способен замёрзнуть. К примеру, при 1.11 г/см3 замерзание наступает уже при -7 градусах Цельсия, а при 1.27 г/см3 (нормальная плотность при полном заряде) только при -58 градусах.
Можно ли реанимировать батарею, если замёрз электролит?
Ответ:
Всё зависит от тяжести конкретного случая. Как правило, если аккумулятор замёрз не на весь объём, а его корпус не был деформирован, восстановить АКБ можно. Для этого занесите батарею в комнату, оставьте её там до тех пор, пока весь лёд не растает (это должно происходить при комнатной температуре, без лишнего нагрева), и уже после этого ставьте батарею на зарядку. Но учтите, что токовые характеристики аккумулятора в любом случае упадут, а электроды будут повреждены.
Если перед тем, как стартовать двигатель в холода, ненадолго включить фары, станет ли запуск легче?
Ответ:
Нет, это один из самых вредных мифов. Эффект разогрева электролита, на который надеются в рассматриваемом случае, будет ничтожным, а значит, мощность разряда не вырастет. Более того: батарея на этой процедуре теряет драгоценную ёмкость, и есть шанс, что оставшегося заряда на старт мотора не хватит.
Почему в холода советуют использовать аккумуляторы с высокими пусковыми токами?
Ответ:
У холодного пуска есть несколько характерных особенностей:
- 1. Стартеру понадобится больше времени на успешную прокрутку мотора;
- 2. Сопротивление холодного мотора зимой возрастает в 2.5-3 раза;
- 3. Батарее нужно будет отдать большее количество энергии и мощности;
- 4. Чем холоднее вокруг, тем выше внутреннее сопротивление АКБ.
Именно поэтому для того, чтобы двигатель стартовал надёжно, лучше использовать аккумулятор, имеющий при аналогичных габаритах более высокие токи холодной прокрутки.
На старт двигателя в холода влияет только аккумулятор?
Ответ:
Нет, влияние также оказывает состояние свечей, электрического оборудования, топливной системы и электропроводки машины. Также много зависит от качества топлива, от масла, и, конечно, от опыта водителя.
Из-за чего замёрзла батарея?
Ответ:
Если у Вас замёрзла только одна ячейка, причина, вероятно, во внутреннем дефекте аккумулятора. Из-за него в этой ячейке снизилась плотность электролита, и он замёрз.
Если замёрзло несколько ячеек, дело в том, что аккумулятор был разряжен. Чаще всего это происходит из-за того, что при поездках по городу приходится часто запускать мотор для передвижения на короткую дистанцию – генератору просто не хватает времени для того, чтобы зарядить батарею. Между тем, уже при 45% заряда аккумулятора плотность электролита будет составлять 1.21 г/см3, а при таких параметрах он замерзает уже при -30.
Часто бывает так, что утром не удаётся завести автомобиль, и водитель едет по своим делам на метро или автобусе.
Тем временем, разряженная на попытках пуска батарея до вечера успеет замёрзнуть.
Аккумулятор в автомобиле хорошо себя чувствует, а значит и дольше служит только в случае, если при эксплуатации его заряженность близка к полной. В среднем же статистика свидетельствует о явном «недомогании» аккумулятора в течении достаточно большого промежутка времени: 80% времени аккумулятор заряжен на 75-100%, 15% времени — в пределах 50-75% и 5% времени — менее 50%. Особенно плохо дело обстоит зимой при кратковременных городских поездках, когда, несмотря на наличие мощного генератора, расход электроэнергии многочисленными потребителями полностью не восполняется. При отключенных потребителях электропитания зарядка автомобильного аккумулятора начинается при частоте вращения коленчатого вала 700-900 об/мин. Если потребители берут ток 10А (габаритные огни и вентилятор отопителя), то для обеспечения зарядки требуется 1500 об/мин. Причины снижения заряженности аккумулятора при эксплуатации хорошо известны. Это и бесконтрольное использование потребителей энергии, и невнимание к натяжению ремня привода генератора, и банальная забывчивость: как часто видишь на стоянке автомобиль с включенными габаритными огнями. Когда автомобилю предстоит длительная стоянка, аккумулятор лучше всего отключить: снять с минусовой клеммы наконечник или отключить массу с помощью выключателя (при наличии такового). Это предотвращает утечку тока через влагу и грязь на клеммах, через поврежденную изоляцию или диоды выпрямителя. На стоянке происходит и саморазряд аккумулятора, который тем сильней, чем выше температура окружающего воздуха. При плюсовой температуре стоящую без работы аккумуляторную батарею нужно подзаряжать ежемесячно. При морозе же саморазряд идет очень медленно и аккумулятор может простоять без подзарядки всю зиму.
О степени разряженности аккумулятора , а также о его общем состоянии можно судить по плотности электролита. Степень разряженности аккумулятора можно определить не только по плотности электролита, но и измерением ЭДС (электродвижущей силы) с помощью тестера или точного вольтметра. При обнаружении недозаряда, если в ближайшее время не предвидится дальних поездок, необходимо снять аккумулятор и дозарядить её любым током, численно не превышающем 0,1 номинальной емкости (до тех пор, пока не начнется газовыделение) В литературе можно встретить термин «перезаряд». Под этим понимают обычно не само состояние аккумулятора (перезарядить аккумуляторную батарею просто невозможно!), а процесс зарядки полностью заряженного аккумулятора достаточно большим током, который имеет место при напряжении на клеммах батареи более 14,5 В. Может случиться и так (это бывает чаще всего после длительного бездействия аккумуляторной батареи), что плотность электролита в разных банках аккумулятора различается более чем на 0,02г/см3. |
|
, а при 20А (дальний свет фар или противотуманные фонари, вентилятор отопителя и стеклоочиститель) уже все 2500 об/мин.
Так что уносить на зиму аккумуляторную батарею в теплую квартиру не только нецелесообразно, но даже вредно. Но здесь тоже нужно оговориться: старый аккумулятор (свыше 3-х лет) сам по себе уже склонен к саморазряду. За зиму он может так разрядиться, что электролит в банках замерзнет и разорвет их. Поэтому зимой рекомендуется 2-3 раза проверить плотность электролита, имея в виду что замерзание происходит при температуре, приведенной в таблице ниже:
В новом, полностью заряженном аккумуляторе плотность электролита при температуре +15о должна составлять 1,26-1,28г/см3 (допускается в пределах от 1,23 до 1,31г/см3). Начальная плотность электролита устанавливается в зависимости от климатической зоны. Но измерять начальную плотность нужно не у заливаемого электролита, а после полной дозарядки. Первый раз это необходимо сделать очень тщательно, не забывая вносить поправку на температуру электролита (0,01г/см3 на каждые 15оС). Полученное исходное значение плотности лучше записать: в будущем оно может пригодиться. Когда аккумуляторная батарея разряжается, её плотность падает: в батарее, разряженной на 25%, плотность уменьшается на 0,04г/см3, а разряженной на 50% — на 0,08г/см3, и т.д.
Делается это следующим образом: аккумуляторную батарею отключают от бортовой сети автомобиля и дают ей «отдохнуть» по крайней мере 1 ч, потом измеряют ЭДС. У полностью заряженного аккумулятора при +15-20оС ЭДС=12,72 В, у заряженной на 75% — 12,54 В, на 50% — 12,30 В и на 25% — 12,00 В.
В этом случае необходимо провести уравнительный заряд током 1,5-2 А Если разность плотности остается больше 0,02г/см3, это свидетельствует о неисправности банки с меньшей плотностью.
устройство заднего моста ВАЗ 2101-2107Новые морозостойкие аккумуляторы могут увеличить запас хода электромобиля в суровые зимы
Фото: Департамент транспорта штата Орегон/Flickr. Литий-ионные аккумуляторы— важное изобретение современного общества. Их плотность энергии и долговечность позволили совершить революцию в мобильных технологиях, на которую мы все привыкли полагаться, но волшебство работает только при комнатной температуре. Когда на улице буквально мороз, мобильные телефоны, которые слишком долго находятся на холоде, нужно чаще заряжать, и, что хуже всего, запас хода электромобилей серьезно сокращается.
Люди знают об этом, поэтому многие жители районов с суровыми зимами (таких как Средний Запад США или Канада) решили не покупать электромобиль.
Невзирая на все остальное, многие покупатели переключились бы на электричество — и тем самым способствовали бы обезуглероживанию транспортного сектора, в котором мы так остро нуждаемся, — если бы их диапазон соответствовал тому, что есть на более теплом юге или в Калифорнии, где зимы не такие суровые.
Их желания могут сбыться в недалеком будущем. Новое исследование, проведенное Пекинским университетом Цзяотун в Китае и Китайской академией наук, продемонстрировало новую конструкцию литий-ионной батареи, в которой обычно плоский графитовый анод был заменен другим неровным материалом на основе углерода. Эта важная модификация позволила аккумулятору сохранить большую часть своей перезаряжаемой емкости при температуре до -35 градусов по Цельсию (-31 градус по Фаренгейту).
РЕКЛАМА
Одной из основных причин выхода из строя обычных литий-ионных аккумуляторов при сильном холоде является плоская ориентация графитового анода. Исследователи во главе с Си Ваном из Пекинского университета Цзяотун изменили геометрию углеродного анода, чтобы он имел «риманову поверхность», что более явно означает, что его поверхность неровная, а не плоская.
Анод изготовлен из 12-гранных углеродных наносфер, которые продемонстрировали отличные свойства переноса электрического заряда во время эксперимента, в котором он был включен в батарею размером с монету с металлическим литием, используемым в качестве катода.
Анод оставался стабильным во время зарядки и разрядки при температурах от 25 градусов Цельсия (77 градусов по Фаренгейту) до -20 градусов Цельсия (-4 градуса по Фаренгейту) и сохранял 85% своей емкости хранения энергии при комнатной температуре чуть ниже точки замерзания. Для сравнения, обычные батареи, в которых в качестве анода используется плоский графит или даже углеродные нанотрубки, практически не сохраняют электрический заряд при отрицательных температурах. Даже при -35 градусах Цельсия (-31 градус по Фаренгейту) неровный анод все еще был перезаряжаемым и мог разряжать почти 100% заряда, ранее накопленного в батарее в нормальных условиях.
Исследование, проведенное AAA, показало, что включение обогревателя автомобиля при движении в условиях низких температур снижает запас хода электромобиля на целых 40%.
Даже без обогревателя обычные литий-ионные аккумуляторы теряют запас хода из-за влияния на их характеристики заряда и разряда, описанного ранее в холодную погоду, хотя следует отметить, что все автомобили, работают ли они на газу или на электричестве, испытывают трудности на морозе. .
РЕКЛАМА
Различия, обнаруженные в этом новом исследовании, огромны, и мы надеемся, что новая конструкция анода может вдохнуть новую жизнь в географические рынки электромобилей, наиболее пострадавшие от холода. Ухабистый анод также может оказаться очень важным в космических приложениях, где батареи часто считаются слишком рискованными для большинства приложений из-за огромных перепадов температуры. Например, снаружи Международной космической станции температура может достигать 121 градуса Цельсия (250 градусов по Фаренгейту) на солнечной стороне и до -157 градусов Цельсия (-250 градусов по Фаренгейту) на теневой стороне.
Результаты опубликованы в журнале ACS Central Science .
Самонагревающаяся литий-ионная батарея поможет справиться с зимними трудностями — ScienceDaily
Science News
от исследовательских организаций
- Дата:
- 20 января 2016 г.
- Источник:
- Пенн Стейт
- Резюме:
- Литий-ионная батарея, которая самонагревается, если температура ниже 32 градусов по Фаренгейту, имеет множество применений, но, по мнению группы исследователей, может оказать наибольшее влияние на снижение зимнего «беспокойства» владельцев электромобилей.
- Поделиться: По словам группы специалистов исследователи из Penn State и EC Power, State College.
- Чао-Ян Ван, Гуаншэн Чжан, Шанхай Гэ, Терренс Сюй, Ян Цзи, Сяо-Гуан Ян, Юнджун Ленг. Конструкция литий-ионной батареи, которая самонагревается при низких температурах . Природа , 2016; DOI: 10.1038/nature16502
- MLA
- Чикаго
реклама
«Это давняя проблема, что аккумуляторы плохо работают при отрицательных температурах», — сказал Чао-Янг Ван, профессор кафедры машиностроения Уильяма Э. Дифендерфера, профессор химического машиностроения и материаловедения и инженерии. и директор Центра электрохимических двигателей. «Возможно, это не проблема для телефонов и ноутбуков, но это огромный барьер для электромобилей, дронов, уличных роботов и космических приложений».
Обычные аккумуляторы при температурах ниже нуля сильно теряют мощность, что приводит к медленной зарядке в холодную погоду, ограничению рекуперативного торможения и сокращению запаса хода автомобиля на целых 40 процентов, говорится в исследовании Nature . Эти проблемы требуют более крупных и дорогих батарейных блоков, чтобы компенсировать потерю энергии холодом.
«Мы не хотим, чтобы электромобили теряли от 40 до 50 процентов своего запаса хода в холодную погоду, как сообщает Американская автомобильная ассоциация, и мы не хотим, чтобы холодная погода усугубляла беспокойство по поводу запаса хода», — сказал Ван. «В холодные зимы волнение по поводу дальности полета — это последнее, что нам нужно».
Исследователи, опираясь на предыдущие патенты EC Power, разработали всеклиматическую батарею, которая весит всего на 1,5% больше и стоит всего 0,04% от базовой батареи. Они также спроектировали его таким образом, чтобы он поднимался от -4 до 32 градусов по Фаренгейту за 20 секунд и от -22 до 32 градусов по Фаренгейту за 30 секунд и потреблял всего 3,8 процента и 5,5 процента емкости элемента.
В аккумуляторе для всех климатических условий используется никелевая фольга толщиной 50 микрометров, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы элемента, образуя третью клемму. Датчик температуры, прикрепленный к переключателю, заставляет электроны течь через никелевую фольгу, замыкая цепь. Это быстро нагревает никелевую фольгу за счет резистивного нагрева и нагревает внутреннюю часть батареи. Когда температура батареи достигает 32 градусов по Фаренгейту, выключатель выключается, и электрический ток течет в обычном режиме.
В то время как другие материалы также могут служить резистивным нагревательным элементом, никель недорог и хорошо работает.
«Далее мы хотели бы расширить работу над новой парадигмой под названием SmartBattery», — сказал Ван. «Мы думаем, что можем использовать аналогичные структуры или принципы для активного регулирования безопасности, производительности и срока службы батареи».
изменить мир к лучшему: спонсируемая возможность
Источник истории:
Материалы предоставлены Penn State . Оригинал написан Андреа Элис Мессер. Примечание. Контент может быть отредактирован по стилю и длине.
Ссылка на журнал :
Цитировать эту страницу :
Пенн Стейт. «Самонагревающаяся литий-ионная батарея может справиться с зимними трудностями». ScienceDaily. ScienceDaily, 20 января 2016 г. 