Чем опасен сильный разряд аккумулятора при замерзании в авто — журнал За рулем

Как отмечают специалисты сервис-центров, нередко причинами плохого пуска окоченевшего на морозе мотора оказываются дефекты бортовой сети автомобиля и плохая работа аккумуляторной батареи (АКБ). На каких моментах следует акцентировать внимание, чтобы избежать подобных проблем?

Не секрет, что осенью и зимой у автомобилей чаще всего фиксируются проблемы, связанные с затрудненным пуском холодного двигателя. Наверняка многим водителям знакома такая ситуация: когда включаешь стартер, он «молчит», а вместо этого слышны какие-то щелчки. Приходится несколько раз подряд включать-выключать зажигание, чтобы «пускач» наконец начал прокручивать стартер.

Впрочем, приведенный выше пример – это, как говорится, только «цветочки»! Как правило, при наличии исправной системы зажигания и правильно заряженной батареи причина подобных неполадок выявляется легко. Обычно они вызваны ослаблением механических соединений силовых проводов, питающих стартер, а также коррозией контактирующих поверхностей.

Например, при перепадах температур нередко слабеет «хват» стальных наконечников у мощных кабелей, соединяемых со свинцовыми выводами батареи. А неплотное соединение — это, по сути, своеобразный изолятор, резко снижающий пусковой ток. Поэтому самый простой способ устранения дефекта — своевременное подтягивание всех резьбовых и винтовых контактов бортовой электросети. Особенно это важно проверять на проводах, идущих к аккумулятору.

Когда замерзает электролит

Гораздо хуже, если виновником затрудненного пуска холодного двигателя становится сам бортовой источник питания. На этом эксплуатационном аспекте следует заострить внимание. Начнем с того, что стартерный автомобильный аккумулятор – это электрохимический свинцово-кислотный источник тока. Поэтому его работоспособность и пусковые характеристики во многом зависят от таких показателей, как температура внешней среды, степень заряженности и плотность электролита, залитого в АКБ. Чтобы лучше понять их взаимосвязь, приведем в качестве примера исследования специалистов словенской компании TAB, выпускающей одноименные аккумуляторы TAB, а также популярные батареи Topla.

Итак, при правильной эксплуатации АКБ, когда она полностью заряжена, плотность электролита будет близка к значению 1,29 г/см³ и сохранять свою текучесть почти до -60^о С. Это значит, что аккумулятор будет крутить стартер даже при -50^о С. Это качество фирменных батарей TAB и Topla уже по достоинству оценили многие российские автовладельцы, в том числе и те, кто проживает на Севере. Когда же уровень заряда аккумулятора понижается наполовину (до 50%), плотность его электролита падает до 1,19 г/см³. В этом случае он, конечно, тоже будет кратковременно работать, но только при температурах не ниже -24^о С, при которой электролит попросту замерзнет.

Контроль за уровнем заряда АКБ

Следует понимать: приведенные как пример значения параметров АКБ обозначены как предельные. Очевидно, нарушать эти границы совсем нежелательно. Однако, часто из-за отсутствия опыта, некоторые автомобилисты этот факт игнорируют. Между тем в зимний период, особенно когда машина ночует на улице в сильные морозы, крайне важно контролировать уровень заряда аккумулятора и, если АКБ обслуживаемая, еще и плотность электролита.

Помните: электролит с плотностью менее 1,18 г/см³, находящийся в разряженном АКБ, может замерзнуть даже при относительно слабых (до -20^о С) холодах. Причем при замерзании электролит превращается в лед. Расширяясь на морозе, он способен повредить как пластины батареи, так и ее корпус, который в подобных случаях нередко разбухает или трескается. В итоге аккумулятор выходит из строя, после чего его приходится попросту менять.

Пусковая энергетика

Отдельный вопрос – энергетические характеристики стартерного аккумулятора. В наших предыдущих статьях уже вкратце сообщалось о таких параметрах, как емкость (С20) и ток холодной прокрутки (ССА). Рекомендуемые значения данных параметров обычно указываются в инструкции к автомобилю. Очевидно, что они тоже зависят от температуры внешней среды. При ее понижении емкость АКБ и выдаваемый пусковой ток тоже уменьшаются, причем характер этой зависимости оказывается нелинейным.

Кстати, не все водители знают, что нормативный ток холодной прокрутки ССА) измеряется при -18^о С. При этом, согласно методике ЕN, напряжение на клеммах АКБ во время испытания не должно опускаться ниже 6,2 В. На этот момент стоит обратить особое внимание. По мнению специалистов компании TAB, в машинах, которые зимой часто эксплуатируются при температурах ниже -18^о С, предпочтительнее использовать аккумуляторы с максимально возможным пусковым током (фото выше). Это позволит избежать проблем с запуском двигателя при сильных холодах.

Запас емкости лишним не будет

Данная рекомендация обусловлена спецификой работы бортовых компьютеров в ряде современных автомобилей. Их «электронные мозги» прерывают процедуру запуска двигателя, когда напряжение бортсети в начальной фазе (первые 10-20 мс работы стартера) падает ниже заданного предела 5,5 В. Поэтому, чтобы напряжение не «проседало» до критического уровня при запуске застывшего на морозе двигателя, рекомендуется взять АКБ с более высокой, чем у штатной батареи, энергоемкостью.

В качестве примера рассмотрим случай, когда в машине штатно используется аккумулятор европейского типа с емкостью 60 Ач и пусковым током до 600 А. Найти АКБ с такими параметрами труда не составит. Однако, следуя рекомендациям специалистов TAB, в канун зимы лучше установить более мощную батарею того же типоразмера. Например, популярный аккумулятор Topla Energy с емкостью 66 Ач и током 620 А (фото выше). У него более чем 10-процентное превышение производительности в сравнении со штатным АКБ. А такой запас энергоресурса гарантированно повысит шансы для надежного запуска холодного двигателя в зимний период.

Контрольно-тренировочный цикл аккумуляторных батарей | Wybor battery

24 октября 2019

Емкость аккумуляторных батарей измеряется в ампер-часах (Ач). При этом на корпусе батарей производители указывают номинальную емкость, которая не всегда равняется реальной. Последняя может отличаться от номинальной в пределах от 80% для отработавших определенный срок батарей до 110% и выше для новых вводимых в эксплуатацию. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации реальная емкость постепенно меняется с сторону уменьшения ввиду воздействия таких факторов, как: условия эксплуатации, время эксплуатации, температурный режим эксплуатации режимы заряда и разряда, наличие и периодичность обслуживания и другие.

Как правило, аккумуляторные батареи считаются работоспособными до отдачи не менее 80% заявленной производителем номинальной емкости. Чтобы выявить этот предел работоспособности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы необходимо периодически проводить проверку батарей на соответствие их заявленным характеристикам. Самый главный показатель здесь – это остаточная емкость аккумуляторов или, другими словами, фактическая, или как уже упоминалось ранее, реальная емкость на данный момент времени.

Для проведения контроля фактической емкости герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей проводится так называемый контрольно-тренировочный цикл (КТЦ), который заключается в подключении контрольной нагрузки к батарее в соответствии с технической спецификацией и разрядными таблицами завода-изготовителя для данного типа батарей до нормативного допустимо полного разряда с последующей фиксацией емкости на данный момент времени.

Периодичность проведения КТЦ не регламентирована, но рекомендуется проводить с регулярностью не реже одного раза в год и по необходимости в тех случаях, когда требуется определить отдаваемую аккумуляторной батареей емкость или оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуатации.

КТЦ рекомендовано проводить следующим образом.

Предварительно аккумуляторная батарея должна быть выдержана не менее 6 часов для выравнивания температуры элементов с окружающей средой помещения, где будет производиться КТЦ (20-25°С). Особенно это касается зимнего периода при отрицательных температурах.

Если температура в помещении находится в диапазоне от 18°С до 25°С, выходное напряжение зарядного устройства устанавливается равным номинальному значению зарядного напряжения, указанное производителем для данного типа аккумуляторных батарей. Точность поддержания величины зарядного напряжения при заряде должна быть не хуже ±1%. В большинстве случаев по предписанию производителей заряд батареи осуществляется постоянным напряжением 14,4-15,0В для 12-вольтовых моноблоков. Время заряда таким режимом составляет, как правило, не менее 10 часов. Ток заряда следует ограничить в пределах 0,1С10. Следует обратить внимание, что заряд необходимо провести полностью и без перерывов. Признаком окончания заряда батареи является снижение зарядного тока до величины, меньшей 1 мА на Ач номинальной емкости аккумулятора и ее стабилизации в течение последних 3 часов заряда.

Далее дать им в течение 1-2 часов отстояться для приведения повышенной температуры после заряда в нормальную в пределах 20-25°С и нормализации повышенного напряжения сразу после заряда в напряжение холостого хода (напряжение разомкнутой цепи).

После этого приступить к последующему контрольному разряду. Разряд осуществляется током 0,1С10 (или 0,1С20) до конечного напряжения 10,8 В (или 10,5 В) в зависимости от спецификации аккумуляторных батарей в соответствии с их разрядными таблицами постоянным током, представленными заводом-изготовителем, а также конечным напряжением разряда в соответствии с этими таблицами. Отданную аккумуляторной батареей емкость определяют умножением величины разрядного тока в амперах на время разряда в часах. Зафиксированная при этом снятая емкость представляет собой фактическую емкость батареи на данный момент времени.

В качестве примера можно рассмотреть вариант определения тока контрольного разряда герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи CSB серии TPL121500 номинальным напряжением 12В номинальной емкости 150Ач. Исходя из данных таблицы завода-изготовителя ток разряда аккумуляторной батареи при 10-часовом цикле до конечного напряжения 1,80 В/Эл. должен быть равным 15,0 Ампер. Это и есть ток 0,1С10 для данной серии аккумуляторных батарей.

Учитывая, что в таблице конечное напряжение разряда указано в В/элемент, а батарея состоит из 6 элементов, то конечное напряжение для всей аккумуляторной батареи должно составлять 1,80 В/Эл. × 6 Эл. = 10,8 Вольта. То есть, это и есть то конечное напряжение до которого необходимо разряжать эту аккумуляторную батарею при проведении КТЦ.

После контрольного разряда батарею необходимо незамедлительно полностью зарядить в соответствии с Руководством по эксплуатации завода-изготовителя.

Таким образом, контрольно-тренировочный цикл позволяет не только осуществить контроль технического состояния аккумуляторных батарей и проверки отдаваемой ими емкости, но и «исправления» отстающих аккумуляторов.

Батарея считается работоспособной при отдаче на 1 цикле не менее 90-95% емкости от заявленной. Батареи выходят на свою проектную мощность после 3-5 циклов в циклическом режиме эксплуатации или через 3-6 месяцев эксплуатации в буферном режиме.

В дальнейшем в процессе эксплуатации батарея считается работоспособной до отдачи не менее 80% номинальной емкости.

Скорость разряда батареи | Литиевые батареи Lithiumhub Ionic

Что такое C-rate?

C-rate — это единица измерения текущего значения, которое используется для оценки и/или определения ожидаемого эффективного времени работы батареи в условиях переменного заряда/разряда. Ток заряда и разряда батареи измеряется в C-скорости. Большинство портативных аккумуляторов имеют рейтинг 1C. Это означает, что батарея емкостью 1000 мАч будет обеспечивать 1000 мА в течение одного часа при разряде со скоростью 1С. Та же батарея, разряженная при 0,5°C, обеспечивает ток 500 мА в течение двух часов. При 2C батарея емкостью 1000 мАч будет выдавать 2000 мА в течение 30 минут. 1С часто называют часовым разрядом; 0,5C соответствует двухчасовому разряду, а 0,1C — 10-часовому разряду. Емкость аккумулятора обычно измеряется с помощью анализатора аккумуляторов. Если показания емкости анализатора отображаются в процентах от номинального значения, отображается 100%, если батарея емкостью 1000 мАч может обеспечить этот ток в течение одного часа. Если батареи хватает только на 30 минут до отключения, будет отображаться 50%. Новый аккумулятор иногда обеспечивает более 100% емкости. При разрядке аккумулятора с помощью анализатора аккумуляторов, который позволяет устанавливать различные скорости разряда, наблюдается более высокое значение емкости, если батарея разряжается при более низкой скорости разряда, и наоборот. При разрядке батареи емкостью 1000 мАч при 2°C или 2000 мА анализатор масштабируется для достижения полной емкости за 30 минут. Теоретически показания емкости должны быть такими же, как и при более медленном разряде, так как выделяется одинаковое количество энергии, только за более короткое время. Из-за внутренних потерь энергии и падения напряжения, из-за которого батарея быстрее достигает отсечки нижнего предела напряжения, показание емкости может быть снижено до 95%. Разрядка той же батареи при 0,5°C или 500 мА в течение двух часов может увеличить показания емкости примерно до 105%. Расхождение в показаниях емкости при разных C-рейтах связано с внутренним сопротивлением батареи.

Для расчета значения тока нагрузки с учетом скорости заряда/разряда его можно получить с помощью;

∴ C-Rate (C) = ток заряда или разряда (A) / номинальная емкость батареи

Кроме того, ожидаемое время работы батареи при заданной разрядной емкости может быть получено по формуле;

∴ Часы использования батареи = емкость разряда (Ач) / ток разряда (А)

Способность к разрядке литиевого элемента высокой мощности.

[Пример] В изделиях High Power номинальная емкость модели SLPB11043140H составляет 4,8 Ач. Литий-ионный элемент NMC.

1. Какое состояние тока разряда 1С у этой модели?

∴ Ток заряда (или разряда) (А) = Номинальная емкость батареи * C-скорость = 4,8 * 1(C) = 4,8 А

Это означает, что батарея доступна в течение 1 часа при текущем состоянии разрядки.

2. Значение тока разряда в условиях разрядки 20°C составляет 4,8(A)*20(C)=96A. Эта батарея показывает отличные рабочие характеристики, даже если батарея разряжается в условиях разрядки 20°C. Ниже приведено доступное время работы батареи, когда емкость батареи показывает 4,15 Ач.

∴ Наработанные часы (ч) = Разряженная емкость (Ач) / Приложенный ток (А) = 4,15 (Ач) / 96 (А) ≒ 0,043 часа ≒ 2,6 минуты с 96A

Это означает, что батарею можно использовать в течение 2,6 минут (0,043 ч) при токе нагрузки 96 A

Литиевые морские батареи

Литиевые солнечные батареи

Литиевые аккумуляторы для рыболовных каяков

Литиевые аккумуляторы для скутеров

Время разряда батареи в зависимости от нагрузки

  Исследование  Физика

Эта статья содержит онлайн-калькуляторы, которые могут рассчитать время разряда для заданного тока разряда, используя емкость батареи, рейтинг емкости (например, 20-часовой рейтинг, 100-часовой рейтинг и т. д.) и показатель Пекерта.

Все, что ниже, было создано после нескольких часов поиска и чтения в Интернете. Я не электрик, прошу простить за ошибки.

Емкость аккумулятора — это мера (обычно в ампер-часах) заряда аккумулятора.
Вы можете подумать, что рассчитать, как долго батарея будет работать при заданной скорости разряда, так же просто, как ампер-часы: например, для заданной емкости C и тока разряда I время будет
,

. Однако емкость аккумулятора уменьшается по мере увеличения скорости разряда.

Этот эффект был известен много лет, но именно Пейкерт впервые вывел формулу, численно показывающую, как более высокие скорости разряда на самом деле отнимают у батареи больше энергии, чем можно было бы показать при простом расчете.
Таким образом, эффект теперь известен как эффект Пейкерта. Формула для его расчета известна как уравнение Пейкерта, а важное число, уникальное для каждого типа батареи, которое вводится в уравнение для выполнения расчета, известно как показатель Пейкерта .

Вот уравнение Пейкерта

,
где
n – показатель Пейкерта
Cp – емкость Пейкерта
I – ток разряда и чем ближе к 1, тем лучше. Показатель Пейкерта определяется эмпирически, путем запуска батареи при различных токах разряда. Показатель Пейкерта изменяется по мере старения батареи.

Многие аккумуляторы не имеют показателя Пейкерта в спецификации. Но иногда у них есть таблицы, показывающие разное время работы при разной скорости разряда, или график зависимости скорости разряда от времени работы. Показатель Пейкерта можно рассчитать по этим графикам или таблицам или путем выполнения двух тестов на разрядку с двумя разными скоростями разряда. Калькулятор ниже поможет это сделать:

Показатель Пейкерта

Емкость 1, Ач

Часовая ставка 1, ч

Емкость 2, Ач

Часовая норма 2, час

Точность вычислений

Знаки после запятой: 2

Показатель Пейкерта

 

Итак, что такое мощность Пейкерта ?
Емкость Peukert — это емкость батареи, измеренная при скорости разряда 1 ампер. Батареи редко указываются с емкостью Peukert. Производители аккумуляторов оценивают емкость своих аккумуляторов при очень низкой скорости разряда, так как они служат дольше и таким образом получают более высокие показания. Это известно как «часовая» ставка, например, 100 Ач за 10 часов. Если не указано иное, производители обычно оценивают батареи по скорости разряда в течение 20 часов или 0,05°C.
0,05C — это так называемая C-скорость , используемая для измерения тока заряда и разряда. Разряд 1C потребляет ток, равный номинальной емкости. Например, аккумулятор емкостью 1000 мАч обеспечивает 1000 мА в течение одного часа при разряде со скоростью 1С. Та же батарея, разряженная при 0,5°C, обеспечивает 500 мА в течение двух часов.

Зная часовой расход вашей батареи, ее номинальную емкость и показатель Пейкерта. вы можете рассчитать мощность Peukert, используя следующую формулу

, где,
C – указанная емкость батареи (при указанном часовом рейтинге)
n – показатель Пейкерта
R – часовой рейтинг (т. е. 20 для 20 часов или 10 для 10 часов и т. д.)

Эта ссылка содержит дополнительную информацию о предмет.

Наконец, зная емкость Пейкерта и показатель Пейкерта, можно рассчитать время разряда для заданного разрядного тока. Калькулятор ниже делает это.
Но обратите внимание, что он показывает время разряда для разной глубины разряда. Почему вы должны заботиться об этом? Батареи многих типов нельзя полностью разрядить без серьезного и часто непоправимого повреждения батареи. Производители обычно указывают глубину разряда (DOD) батареи, которая определяет долю мощности, которую можно от нее отобрать. Например, у большинства автомобильных аккумуляторов глубина разряда составляет 20%, поэтому можно снять только 20% емкости.

Время разряда батареи в зависимости от нагрузки

Потребляемый ток, А

Емкость батареи, Ач

Наработка в час, часы

Показатель Пейкерта

Точность вычислений . Во время загрузки и создания может происходить замедление работы браузера.

Емкость Пейкерта, А·ч

 

Номинальный ток разряда, А

 

Другим аспектом эффекта Пейкерта является то, что разрядка при более низкой скорости увеличивает время работы. Номинальная емкость той же батареи при 0,01C дает больше ампер-часов, чем номинальная емкость при 0,05C, поэтому вам следует обратить внимание на часовую норму, указанную в спецификации батареи.
Вы можете подумать, что очень низкие токи разряда увеличат доступные ампер-часы сверх емкости батареи. Это вполне правильно, однако при длительной работе начинает проявляться эффект саморазряда аккумулятора. Из-за саморазряда общее количество ампер-часов при очень низкой скорости разряда будет меньше, чем рассчитано по формуле Пейкерта.

Окончательный калькулятор ниже показывает доступное время работы для различных разрядных токов.

Время разряда батареи в зависимости от нагрузки

емкость аккумулятора, AHRS

Часовой рейтинг, часы

Peukert’s Exponent

ПРОТИВАЯ ПЕЗИЦИЯ

Цифры после десятичной точки: 3

.