Автомобильные аккумуляторы: виды и характеристика

Автомобильный аккумулятор (аккумуляторная кислотная батарея, или АКБ) – вещь сезонная, хоть и используется круглый год. Ведь крутить коленвал в тёплое время года несложно. Но стоит похолодать, и сразу в полный рост встаёт вопрос о нелёгкой судьбе стартёра. Именно он норовит превратиться в чисто активное сопротивление, потребляющее очень большой ток. В итоге аккумулятор пытается отказать. Если он неисправен, то двигатель машины в штатном режиме завести не удастся. Как предупредить «умирание» аккумулятора, как выбрать хорошую и трудоспособную батарею – об этом речь в данной статье.

Для чего нужны АКБ в автомобилях

Назначение аккумулятора заключается в запуске двигателя, а также выполнении функций источника питания в бортовой сети машины при заглушённом моторе. Автомобильный аккумулятор также выступает в роли стабилизатора напряжения бортовой сети транспортного средства.

Наиболее распространёнными являются АКБ с номинальным напряжением 12 вольт. Их можно встретить на легковых автомобилях, микроавтобусах, легких и средних грузовиках. Аккумуляторы с напряжением 6 вольт применяются на мотоциклетной технике. А батареи с напряжением 24 вольта эксплуатируются на тяжёлых грузовиках, специальной и военной технике.

Для запуска двигателя требуется его прокрутка, которую обеспечивает стартёр. А питание стартёра обеспечивает аккумуляторная батарея. Поэтому их ещё часто называют стартёрными АКБ. В этот момент стартёр потребляет большой ток (несколько сотен ампер), разряжая батарею автомобиля. После того, как машина завелась, выработку электроэнергии в бортовой сети обеспечивает генератор. Схема построена так, что при поездке на автомобиле, аккумулятор подзаряжается и восполняет заряд, который был отдан при запуске мотора.

Принцип действия аккумулятора

Принцип действия свинцово-кислотного аккумулятора базируется на основе электрохимических реакциях Pb и PbO2 в электролите. В качестве электролита используется водный раствор серной кислоты. В автомобильном аккумуляторе протекают десятки различных реакций, но мы рассмотрим только основные. Когда на выводы аккумуляторной батареи подаётся внешняя нагрузка, запускается электрохимический процесс взаимодействия электролита с оксидом свинца. В результате протекания этой реакции металлический Pb окисляется до PbSO4. При разряде АКБ на аноде идёт процесс восстановления PbO2, а на катоде происходит окисление Pb. В процессе заряда аккумуляторной батареи для автомобиля протекает обратный процесс. Когда сульфат свинца расходуется, начинается процесс электролиза воды. В ходе его протекания на катоде и аноде выделяются водород и кислород, соответственно. В результате выделения водорода и кислорода создается впечатление, что электролит кипит. Лучше избегать этого процесса, поскольку при нём расходуется вода, растёт плотность электролита, а из-за гремучей смеси (водород + кислород) повышается опасность взрыва.

Чтобы поддерживать необходимый уровень электролита, в элементы АКБ при необходимости доливают дистиллированную воду.

Характеристики АКБ авто

 

Ёмкость аккумулятора характеризует количество отдаваемого электричества при разрядке до минимально допустимого напряжения. Единица измерения ёмкости – ампер-часы.

Ток холодной прокрутки ещё называется пусковым током. Согласно ГОСТ проверка на заявленный пусковой ток проводится после охлаждения АКБ до -18 градусов Цельсия. Автомобильный аккумулятор разряжается пусковым током 30 секунд. После этого его напряжение должно быть не меньше 8,4 вольта. В случае разряда продолжительностью 150 секунд напряжение должно быть не меньше 6 вольт.

Электродвижущая сила батареи (ЭДС) – параметр, показывающий напряжение на выводах батареи, на которую не повешена внешняя нагрузка и нет утечек. ЭДС можно измерить при помощи вольтметра или мультиметра.

Внутреннее сопротивление АКБ автомобиля объединяет в себе сопротивление сепараторов, электродов, электролита, выводов и прочих элементов батареи.

Степень заряженности зависит от множества факторов, и точное значение узнать сложно. Но ориентировочно степень заряженности оценивается по ЭДС и плотности электролита.

Саморазряд АКБ – процесс уменьшения ёмкости аккумулятора. Он вызван окислительно-восстановительными процессами на электродах.

Кроме того, важно учитывать срок хранения АКБ. Аккумулятор может храниться некоторое время в сухозаряженном состоянии прежде, чем попадет к потребителю. Немаловажно знать и срок эксплуатации, ну и особенности конструкции АКБ (вес, типоразмер).

Виды АКБ автомобиля

Сурьмянистые АКБ ушли в прошлое и сегодня для автомобилей не используются. В электродах этих батарей содержится больше пяти процентов сурьмы. Малосурьмянистые: пластины с уменьшенным содержанием сурьмы стали использовать для того, чтобы снизить разложение воды на кислород и водород. Но проблема обслуживания в них до сих пор актуальна. На сегодняшний день один из наиболее распространённых видов АКБ. Кальцием стали легировать свинцовые решетки для решения проблемы расхода воды и снижения саморазряда. При этом добавилась проблема потери ёмкости при глубоком разряде. Гибридные батареи – современные автомобильные аккумуляторы, которые стали попыткой найти компромисс между малосурьмянистыми и кальциевыми аккумуляторами. AGM и гелевые батареи – относительно новые аккумуляторы для автомобилей. Они стали следующим шагом в обеспечении безопасной эксплуатации автомобильных аккумуляторов. Щелочные аккумуляторы – вместо кислоты роль электролита выполняет щелочь. Наиболее распространены аккумуляторы никель-железо и никель-кадмий. Литий-ионные АКБ довольно перспективны, но на сегодняшний день не получили широкого применения на автомобилях из-за ряда нерешённых проблем.

Даже если в вашем авто нет проблем с аккумулятором, не забудьте в дорогу и международное водительское удостоверение, а если его у вас ещё нет – приглашаем быстро и легко его оформить – на нашем сайте.

Технические характеристики и конструктивные особенности аккумуляторов, которые могут влиять на их применяемость — Ровас Трейд

Технические характеристики и конструктивные особенности аккумуляторов

Большинство водителей сталкиваются с проблемой подбора аккумулятора не очень часто. Поэтому, знания об установленной на автомобиле батарее отсутствуют или ограничиваются ее емкостью и полярностью.

Технические характеристики

Емкость

Основная техническая характеристика аккумулятора. Именно она определяет время, в течении которого батарея сможет питать подключенную к ней нагрузку. Емкость измеряется в Ач, на АКБ может быть указана следующим образом 6CT-60, 60 Ач или 60 Ah. Иногда потребители отдают предпочтение батареям с повышенной емкостью. Действительно, некоторые производители выпускают несколько серий аккумуляторов, причем более дорогие могут иметь улучшенные технические характеристики. Но в данной ситуации главное не переусердствовать! Емкость АКБ не должна превышать емкость, на которую рассчитан генератор автомобиля. В противном случае аккумулятор будет хронически недополучать заряд, как результат — преждевременный выход из строя. Обычно, допускается установка батареи с емкостью на 5-10% превышающей стоковый вариант.

В ассортименте аккумуляторов Bosch существует три популярных серии S3, S4, S5, и чем выше серия, тем выше емкость. Аналогами этих серий для аккумуляторов Varta являются Black, Blue и Silver Dynamic. Например, бюджетная серия имеет емкость 56 Ач, а две другие 60 и 63 Ач соответственно.

Пусковой ток

Максимальный ток, отдаваемый аккумулятором в течение нескольких секунд для пуска двигателя. Если от емкости при запуске зависит количество попыток завода, то пусковой ток отвечает за мощность прокрутки. Ток измеряется в А (например, 540 A или 60 Ah/540 A). Высокое значение тока холодной прокрутки будет гарантировать автомобилю запуск двигателя при низких температурах. Следует заметить, что с падением емкости аккумулятора будет снижаться и его пусковой ток. А значит чем выше ток, тем дольше батарея сможет обеспечивать бесперебойный пуск в экстремальных условиях.

АКБ с повышенной емкостью имеют и повышенное значение тока холодной прокрутки. Для примера, аккумуляторы Bosch и Varta емкость 56 Ач бюджетной серии имеют пусковой ток равный 480 A, в то время как у батарей емкостью 63 Ач — 610 A.

Полярность

Чтобы определить полярность аккумулятора нужно расположить батарею стороной с клеммами к себе. Для легковых автомобилей если плюсовая клемма будет расположена слева значит полярность батареи прямая, иначе — обратная.

В случае с аккумуляторами для грузовых автомобилей клеммы расположены вдоль короткой стороны. Если плюсовая клемма находится слева значит полярность обратная или европолярность, в противном случае — полярность прямая.

На рисунке ниже схематически изображен вид аккумулятора сверху и расположение клемм при разных компоновках.

Прямая полярность чаще всего встречается в отечественных автомобилях, обратная характерна для автомобилей европейских производителей.

Конструктивные особенности

Тип корпуса

Компоновка корпуса аккумуляторов для легковых автомобилей бывает двух типов. Первый вариант в основном применяется в батареях европейских автомобилей. Основная отличительная особенность этого типа — клеммы не выступающие за габариты корпуса АКБ. Второй вариант устанавливается на автомобили производства Японии, Кореи и Китая. Называют такой корпус Asia (реже Japan). В корпусе типа Asia клеммы выходят за габариты корпуса аккумулятора.

Для большинства грузовых автомобилей применяются корпуса одного типа. Клеммы, в отличии от «легковых» аккумуляторов, расположены вдоль короткой стороны (см. рисунок выше). Исключение могут составлять аккумуляторы для коммерческой техники небольшой или средней грузоподъемности (Mercedes Sprinter, VW Crafter). На такие автомобили могут быть установлены АКБ с клеммами вдоль длинной стороны батареи.

Габаритные размеры

Аккумуляторы для основной массы легковой и грузовой техники имеют стандартные размеры в зависимости от их емкости. Существует три условных стандарта габаритов АКБ — для легковых европейских автомобилей, для легковых автомобилей с корпусом типа Asia и для грузовых автомобилей.

Емкость	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
50 Ah	207	175	190
60 Ah	242	175	190
75 Ah	278	175	190
100 Ah	353	175	190
40 Ah (корпус Asia)	187	187	227
45 Ah (корпус Asia)	238	129	227
60 Ah (корпус Asia)	232	173	225
70 Ah (корпус Asia)	261	175	220
95 Ah (корпус Asia)	306	173	225
140 Ah (для грузовых а/м)	513	189	230
180 Ah (для грузовых а/м)	513	223	223
220 Ah (для грузовых а/м)	518	276	242

В таблице выше приведены самые популярные типоразмеры корпусов. В первом столбце указана базовая емкость аккумулятора, но емкость некоторых серий АКБ может быть выше или ниже этого показателя. Для разных производителей размеры могут незначительно отличаться. Отдельно стоит упомянуть, что бывают корпуса с отличными от представленных в таблице габаритов. Один из распространенных случаев — это так называемые низкие корпуса высотой 175 мм, в некоторых автомобилях корпус стандартной высоты 190 мм не может быть установлен. Например, когда АКБ находится в салоне автомобиля по сиденьем.

Иногда аккумуляторы одинаковых или близких емкостей имеют разные типоразмеры корпусов. Например, бюджетная серия более габаритного аккумулятора может иметь емкость близкую к премиум-сегменту аккумулятора меньшего размера.

Крепление аккумулятора

Существует два самых распространенных варианта крепления АКБ.

Первый вариант — крепление прижимной планкой сверху аккумулятора. При таком креплении имеет значение высота батареи. Дело в том, что ход прижимной планки не очень большой, значит для крепления низкого аккумулятора нужно будет делать подложку между планкой и корпусом батареи.

Второй вариант — крепление специальным скобами за нижнюю окантовку аккумулятора. В данном случае значение имеют длина и ширина аккумулятора, т.к. скобы настроены на определенный размер. Также следует обратить внимание, чтобы аккумулятор имел ступеньку для крепления внизу корпуса.

Размер клемм

В большинстве современных автомобилей используется стандартный размер клемм. Плюсовая клемма имеет толщину 19,5 мм, минусовый электрод — 17,9 мм. Автомобили производства Азии могут иметь меньшие размеры контактов — 12,7 мм (+) и 11,1 мм (-). В комплект к некоторым аккумуляторам с корпусом типа Asia входят переходники с меньшего размера на больший.

Другие статьи

Международные классификации автомобильных масел ACEA и API Вверх

Параметры аккумуляторов

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре – обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12-200DG – батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах – обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях – так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется обычно в ампер-часах, хотя правильнее приводить значения в ватт-часах.

Заряд-разрядные кривые

Емкость (Вт*ч) = U*I*t

где U – напряжение аккумулятора, В; I – ток, который он может отдавать в течение времени t.

Так как обычно принимается, что для различных аккумуляторов напряжение одинаковое, то из формулы убирается напряжение, и остается емкость в ампер-часах.

Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 3000 Ач.

Другие статьи Руководства

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его – это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей “глубокого разряда”.

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение синцово-кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) – например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

1. Напряжение на аккумуляторе. Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
2. Второй метод определения степени заряженности – по плотности электролита. Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Степень заряженности	Батарея 12В	Батарея 24 В	Плотность электролита
100	12.70	25.40	1.265
95	12.64	25.25	1.257
90	12.58	25.16	1.249
85	12.52	25.04	1.241
80	12.46	24.92	1.233
75	12.40	24.80	1.225
70	12.36	24.72	1.218
65	12.32	24.64	1.211
60	12.28	24.56	1.204
55	12.24	24.48	1.197
50	12.20	24.40	1.190
40	12.12	24.24	1.176
30	12.04	24.08	1.162
20	11.98	23.96	1.148
10	11.94	23.88	1.134

Срок службы аккумуляторов 

[sociallocker id=”1616″] Срок службы аккумуляторных батарей в циклах

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах – приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц – около 8.

Еще один важный момент – в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд – не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

[/sociallocker]

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто – у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, “Ваш Солнечный Дом”
©При цитировании ссылка на эту страницу и на “Ваш Солнечный Дом” обязательна

Дополнительная информация по теме в Разделе “Библиотека“. Настоятельно рекомендуем почитать эту статью

ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) – энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость – номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд – потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи – наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов “заряд-разряд”.

Срок хранения – максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.

Эта статья прочитана 122443 раз(а)!

Продолжить чтение

Основные технические характеристики гелевых аккумуляторов на 12 вольт для автомобиля

Основные технические характеристики гелевых аккумуляторов на 12 вольт для автомобиля Главная>Основные технические характеристики гелевых аккумуляторов на 12 вольт для автомобиля Использование гелевых аккумуляторов не ограничено использованием их в мотоциклах, квадроциклах и прочей малой технике. С распространением этой технологии гелевые батареи нашли свое место и в автомобильной отрасли. Все больше и больше владельцев переходят на использование гелевых аккумуляторов в своих автомобилях. Благодаря новой технологии в батареях удалось применить инновационные решения, значительно улучшившие технические характеристики аккумуляторов. Одним из главных достоинств гелевых аккумуляторов считается полностью герметичный запаянный корпус. Многие автолюбители будут удивлены отсутствием отверстий на верхней части аккумулятора. Раньше эти отверстия служили для обслуживания аккумулятора, добавления электролита или дистиллированной воды. В гелевых же аккумуляторах такая необходимость отпала. К тому же такая конструкция корпуса позволила использовать его в самых разных условиях и в любых положениях. Название «гелевый» дано аккумулятору из-за того, что электролит внутри корпуса представлен в виде желеобразной массы, созданной с помощью специальных загустителей. Такая форма электролита дала возможность использовать аккумулятор даже при небольших повреждениях корпуса, так как гель не вытекает в трещины и сколы. Пластины аккумулятора состоят из новых сплавов, которые гарантируют хорошую мощность, устойчивость к множественным циклам зарядки-разрядки. В отличие от стандартных батарей гелевые не боятся полного разряда. В них не произойдет разрушение пластин.

Технические характеристики гелевых аккумуляторов

Среди главных характеристик гелевых аккумуляторов выделяют следующие:

• емкость батареи;
• температурный режим;
• ток, при котором можно заряжать аккумулятор;

Емкость батареи показывает, какое количество энергии может нести в себе батарея при максимальном заряде. Емкость зависит от объема используемых в конструкции элементов, таких как пластин и количество электролита. Измеряется она ампер-часах и характеризует время, необходимое батарее для выделения тока размером в 1 ампер. Диапазон емкости в гелевых аккумуляторах редко отличается от стандартных составляет от 55 до 150. Температурный режим показывает пики температуры, при которой рекомендуется использовать, заражать и хранить аккумулятор. Для гелевых батарей обычно актуальны значения от -20 до 60 градусов для хранения и использования и от -10 до 60 градусов при заряде. Максимальный ток заряда характеризует размер силы тока, при котором можно безопасно заряжать батарею. На его максимальное значение влияет значение емкости батареи и обычно составляет 10% от объема. Как следует из всего обзора, гелевые аккумуляторы обладают довольно симпатичными для автолюбителей техническими характеристиками. Несмотря на довольно высокую цену, эта молодая технология имеет право на развитие и более интенсивное внедрение.

55 Ач или 60 Ач – какая разница? А может ее нет?

55 или 60 – вот чем вопрос… Над тем, какой аккумулятор выбрать, ломают голову многие автомобилисты. А может все не так уж и страшно? А может можно и не заморачиваться этим?

Возможно все. Давайте разбираться.

Для начала. Какой аккумулятор не стоит покупать вообще?

При выборе АКБ смотрите не только на цифры, но и на обозначение после них.

Если на этикетке емкость (хотя данная величина не совсем емкость, об этом – ниже) обозначается «А/ч», не связывайтесь с таким изделием. Это говорит о том, что аккумулятор выпускает какая-то контора «Рога и копыта», специалисты которой даже в единицах измерения не удосужились разобраться. Правильный вариант «А•ч» (Амперы умножить на часы). И никак иначе!

А теперь про емкость

Все мы (чего греха таить, и даже многие продавцы вместе с производителями) убеждены, что Ампер-часы используются для обозначения емкости АКБ. А вот и нет. Давайте вспомним школьный (или ВУЗовский) курс физики. Какой величиной в нем измерялась емкость? Правильно, Фарадами. А произведение А•ч дает Кулоны (Кл), использующиеся для измерения величины заряда. Если точнее – 1 А•ч=3600 Кл.

Но так уж повелось, что говоря про Ампер-часы, имеют в виду емкость аккумуляторов. И искоренить такой устоявшийся стереотип очень и очень сложно. Давайте не будем пытаться сделать этого, т.к. старания будут бесполезными.

А теперь про перезаряды, недозаряды и другие заблуждения

Конечно, лучшим вариантом при выборе АКБ для автомобиля будет просто пойти и купить батарею на столько Ампер-часов, сколько написано в мануале для машины. Но мы же не ищем легких путей.

Если обобщить мнения многочисленных экспертов, любителей и обычных автомобилистов, примерная картина применимости батарей на 55 А•ч будет выглядеть следующим образом (повторимся, она примерная, смотрите в мануал):

• Автомобили с бензиновыми карбюраторными двигателями объемом 1.2-1.8 л.
• Авто с бензиновыми ДВС с системами впрыска 1.6-2.5 л.
• Дизельные машины с моторами объемом до 1.5 литра.

Можно ли брать на такие автомобили «шестидесятку»? Да, можно.

По паспорту нужен аккумулятор на 55 А•ч, а вы взяли на 60. Будет ли недозаряд и сломается ли генератор?

Нет, нет, и еще раз нет. Не стоит верить мифам «знатоком», говорящих о том, что генератор «не потянет» аккумуляторную батарею большей емкости, чем заявлено производителем. Потянет, еще как потянет.

Купить аккумулятор Энергомет Premium 60 в Москве

Для кого-то может показаться КЭПством, а кому-то это будет сродни открытию Америки. Но при зарядке АКБ генератор автомобиля «напрягается» не так уж и сильно, как можно подумать. Самые слабые агрегаты, устанавливающиеся на современные автомобили, способны выдавать ток до 50 А. А зарядка аккумуляторной батареи на машине осуществляется малыми токами (где-то от 5А до 0.01А, в зависимости от накопленного заряда). Их величина зависит от разницы между величиной напряжения на клеммах АКБ (а оно зависит от глубины разрядки) и вырабатываемого генератором.

Так откуда взялось мнение, что ставить АКБ большей емкости на авто не стоит? Здесь все просто – чем больше емкость, тем дольше времени нужно на разрядку аккумуляторной батареи. Т.е. можно более продолжительное время «маслать» стартером. А он, как известно, из-за этого может перегреться и выйти из строя. Бытует мнение, что именно из-за этого еще в советской армии (и на предприятиях) запрещали ставить на грузовики АКБ с емкостью больше заявленной, в том числе и в целях борьбы с любителями выбираться со сложных участков на стартере, отсюда все и расползлось среди автомобилистов, со временем трансформировавшись в устоявшийся стереотип.

Отсюда вывод:

Если у вас бензиновый автомобиль с карбюратором и ДВС 1.2-1.8 л, с мотором с системой впрыска 1.6-2.5, с 1.5-литровым дизелем, либо другой авто, для которого производителем заявлен АКБ на 55 А•ч, можете смело брать и «шестидесятку». Ни с аккумулятором, ни с генератором ничего не случится из-за этого.

А вот если для машины рекомендована установка АКБ на 60 А•ч, а вы хотите сэкономить, приобретя «пятьдесятпятку», делать этого не стоит. Да, какое-то время все будет работать, но в один прекрасный момент вы с удивлением обнаружите, что батарея разряжена, и не в состоянии прокрутить стартер. И еще, даже если вы и решитесь поставить аккумулятор на 55 Ампер-часов вместо рекомендованного на 60, не нужно бояться перезаряда, которым пугают многие «знатоки». Знайте, допустимая верхняя граница напряжения (а именно оно говорит об уровне зарядки АКБ) ограничено в авто. Батарея попросту не возьмет лишнего.

Опираться на цифры 55 и 60 мало. Что еще нужно учесть при выборе

Мало просто ориентироваться на Ампер-часы при выборе АКБ. Стоит учитывать еще ряд факторов.

Например, если производитель рекомендует устанавливать на конкретную модель батарею, изготовленную по технологии AGM, то заменять ее обычной «пятьдесятпяткой» или «шестидесяткой» не нужно, т.к. она не выдержит режима эксплуатации авто, при котором вероятны регулярные глубокие разрядки. Обычные батареи способны переносить порядка 5-6 таких циклов, в то время как для АКБ AGM их количество неограниченно. А обратная замена возможна: т.е. установив AGM батарею вместо рекомендованной обычной, вы не нанесете автомобилю и самому аккумулятору вреда.

Если уж совсем серьезно подойти к выбору, решая вопрос о покупке батареи на 55 или 60 А•ч, не лишним будет обратить внимание и на такой параметр, как резервная емкость. Она, как правило, обозначается при помощи букв RC и цифрового индекса (пример – RC 100 min). Величина показывает, на протяжении какого времени аккумуляторная батарея способна поддерживать напряжение не ниже 10,5 вольт при токе разрядки в 25А при отключении генератора (конечно, в зависимости от особенностей авто, реальная цифра может отличаться от указанной производителем). Здесь все просто – чем резервная емкость больше, чем дальше вы сможете уехать на авто с вышедшим из строя «геной», чтобы добраться, например, до автосервиса.

Видно, что для большинства современных легковушек можно брать АКБ и на 55 Ah, и на 60 Ah. Если просто – с увеличением емкости возрастает промежуток времени, в течение которого вы сможете «помаслать» стартером. Также есть смысл подумать о покупке аккумулятора с большим количеством Ампер-часов, если на вашем авто есть нештатные потребители энергии. А вот перезарядов, недозарядов и выхода из строя генератора бояться не стоит. Это все – мифы.

Автомобильные аккумуляторы: типы и характеристики

Автомобильный аккумулятор (сокращенно называемый АКБ) – это один из видов электрического аккумулятора, устанавливаемого в мото- и автотранспорте. Энергия, производимая аккумулятором, используется для работы стартера, блока, управляющего двигателем, инжектора и светового оборудования. В случае установки АКБ на электротранспорт они служат основным, а не вспомогательным энергоисточником и носят название тяговые аккумуляторные батареи.

Различные типы АКБ

Автомобильные аккумуляторы различаются по габаритам, полярности, типу батареи и крепления, диаметру контактных клемм, а также необходимости обслуживания.

• Тип батареи. Обычно в современных автомобилях устанавливают свинцово кислотные аккумуляторы. Используется в них обычный электролит, который собой представляет смесь из серной кислоты и дистиллированной воды. Однако все чаще стали применять АКБ, созданные на основе технологии AGM (аббревиатура Absorbent Glass Mat), в которых электролит абсорбирован в специальном стеклянном волокне. Не менее популярны и гелевые аккумуляторы. В них электролит загущается силикагелем до гелеобразного состояния. Такая технология получила название GEL.
• Полярность – прямая или обратная – определяется расположением на корпусе аккумулятора электродов. Для авто отечественного производства характерна, к примеру, прямая полярность (минусовая клемма при этом находится справа, а плюсовая – слева).
• Диаметр клемм контактных отличается для японского, к примеру, и европейского автомобильных рынков. Так, при типе Euro 1 диметр минусовой клеммы – 17,9 мм, а плюсовой – 19,5 мм. При типе Asia 3 диаметр минусовой клеммы – 11,1 мм, а плюсовой – 12,7 мм.
• Тип крепления – нижнее и верхнее
• Габариты. Размеры АКБ, предназначенных для японских или европейских авто, абсолютно разные.
• Необходимость обслуживания. АКБ делятся на необслуживаемые и обслуживаемые. Согласно ГОСТ, необслуживаемый аккумулятор обозначается как безуходный. В современных авто такой АКБ используется практически повсеместно, тогда как обслуживаемый аккумулятор стал все реже применяться (в основном в старых моделях).

Характеристики наиболее распространенных типов АКБ

Гелевые АКБ

Современные гелевые аккумуляторы обладают множеством преимуществ и превосходят обычные свинцово-кислотные АКБ. Они долговечны, устойчивы к скачкам напряжения и воздействию окружающей среды, не имеют так называемого ярко выраженного эффекта памяти. Кроме того, такие аккумуляторы отличает экономичность, значительная устойчивость к циклическому эксплуатационному режиму и повышенная безопасность. Также эти АКБ способны выдержать большое число циклов заряда/разряда, долго могут находиться в разряженном состоянии и обладают достаточно низким саморазрядом. Как правило, срок службы гелевых АКБ превышает пять лет (они при этом способны работать при температурах от -40 до +40 градусов по Цельсию). Все гелевые аккумуляторы относятся к разряду необслуживаемых: в процессе эксплуатации им не нужна доливка электролита.

Аккумуляторы AGM

АКБ, изготовленные по технологии AGM, имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым их взяли на вооружение большинство немецких автопроизводителей. Несмотря на то что Absorbent Glass Mat отличается от гелевой технологии GEL, и те и другие аккумуляторы имеют несколько сходных свойств, среди которых абсолютная герметичность, высокие пусковые токи, увеличенный срок службы и повышенная виброустойчивость. От обычных АКБ свинцово-кислотного типа AGM аккумуляторы отличаются тем, что содержат не жидкий, а абсорбированный электролит. Благодаря этому они в обслуживании не нуждаются и устанавливать их можно в любом положении.

Кальциевые АКБ

Также достаточно часто используются кальциевые АКБ. Их решетки сделаны из свинца, который был легирован кальциевым составом. Такой аккумулятор относится к разряду необслуживаемых. Он обладает высокими токовыми характеристиками, однако критично реагирует на глубокие разряды. Кроме того, кальциевый аккумулятор обладает долгим сроком эксплуатации (даже при ежедневном использовании). АКБ такого типа не выкипает, его саморазряд минимален, уровень электролита в нем не требуется контролировать.

Серебряно-цинковые АКБ

В серебряно-цинковых АКБ в качестве электролита применяется чистый раствор гидроксида калия. Катод в них – это смесь пыли и окиси цинка, а анод – оксид серебра. Все серебряно цинковые аккумуляторы отличаются повышенной удельной энергоемкостью и достаточно небольшим внутренним сопротивлением. Они способны отдавать в нагрузку колоссальной силы токи (до 50 Ампер) и обладают отличной стабильностью разрядных характеристик.

Аккумулятор 70B24L /R: Характеристика, Расшифровка и Аналоги

Аккумуляторные батареи с маркировкой 70B24L /R являются одними из самых популярных. Ими комплектуется большинство автомобилей азиатского производства с мотором 1,4-1,8 литра со средним количеством электроники на борту. Но при замене АКБ может возникнуть вопрос, почему у разных производителей не смотря на одну маркировку отличаются характеристики и что с этим делать.

Что такое аккумулятор 70B24L

Маркировки такого типа встречаются только на аккумуляторах для азиатских автомобилей (Японских, Корейских, Китайских). Дело в том, что несколько лет был разработан единый стандарт для АКБ к азиатским авто, он получил название JIS D 5301:2016. Теперь каждый производитель помимо своей кодировки должен добавлять еще выполненную по стандарту JIS.

Благодаря этому людям стало гораздо проще выбирать новою батарею. Не нужно вникать во все технические характеристики каждого производителя, так как для каждого автомобиля подходит аккумулятор только с одной маркировкой. Ее можно узнать, либо посмотрев на старой АКБ, либо через подбор аккумулятора по марке и модели автомобиля в интернет магазине.

Расшифровка аккумулятора 70B24L и 

70B24R

Аккумуляторная батарея расшифровывается очень просто:

1. Цифра 70 является относительным показателем, она рассчитывается из резервной емкости и тока холодной прокрутки. Поэтому у различных производитлей показатели емкости и пускового тока могут различаться, но после расчета по формуле коэффициент станет равен 70.
2. Буква B указывает на форм фактор, а именно то, что высота 220 мм, в ширина 127 мм.
3. Цифра 24 это длинна в сантиметрах, то есть 240 мм.
4. Буквы L И R означают полярность аккумулятора, а именно расположение отрицательной клеммы. L — отрицательная клемма слева, R — отрицательная клемма справа.

Так же можно увидеть дополнительные обозначение, такие, как:

• Ah. Двухзначная цифра означающая емкость, чем выше емкость, тем мощнее аккумулятор и тем проще ему прокрутить большой мотор и поддерживать большое количество электроники.
• A. Трехзначная цифра обозначающая пусковой ток, чем он выше, тем проще будет завестись зимой.
• MF. Малообслуживаемая батарея.
• CMF. Необслуживаемая аккумулятор.
• SMF. Герметичный необслуживаемый АКБ. 
• ASIA. Говорит о том, что тип клемм для азиатских автомобилей, но в данном случае у всех аккумуляторов будет тип клемм АЗИЯ.

Зная все эти обозначения не составит особого труда понять основные технические характеристики.

Общие характеристики АКБ 70B24L /R

У различных производителей часть характеристик будет отличаться. У емкости знание погрешности будет не более 10, а вот пусковой ток может существенно различаться. Поэтому если автомобиль эксплуатируется в холодных регионах, то лучше брать с максимальным значением тока холодной прокрутки.

• Емкость 55- 60 Ач. Для AGM и EFB 45-50 Ач;
• Пусковой ток 460-450 А;
• Напряжение 12 В;
• Длинна 232-240 мм;
• Высота 220-227 мм;
• Ширина 127-129 мм;
• Отрицательная клемма 11,1;
• Положительная клемма 12,7;
• Масса залитого АКБ 12-13 кг.

Как видно размеры тоже могут незначительно отличаться, но на установку в посадочное место это не влияет.

Аналоги от различных производителей

Аккумулятор 70B24L имеет множество различных модификаций от разных производителей, в которых основные характеристики аналогичны данной батарее.

Название	Емкость, Ач	Пусковой ток, А	Размеры, мм
Aalphaline EFB	45	460	232x127x220
Delkor	55	480	238x129x227
Flagman	55	490	238x129x225
Alphaline	55	500	232x127x220
FB9000	55	500	238x129x227
Deka	55	500	238x129x227
Medalist	60	510	238x129x227
Royal	60	510	238x129x227
Solite Silver	59	520	238x129x227
GS-Yuasa	55	520	232x127x220
Cene Silver	58	540	238x129x227

Аккумуляторные батареи всех стран производителей 70B24L/R пользуются широкой популярностью более чем 37 странах мира.

У Вас был или есть аккумулятор 70B24L /R? Тогда расскажите в комментариях какой и о своих впечатлениях о нем, это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.

DoITPoMS — Батарейки библиотеки TLP

При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

1) Тип

См. Страницу первичных и вторичных батарей.

2) Напряжение

Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимического ряда с использованием значений E ^или :

E ^o (катодный) — E ^o (анодный) = E ^o (элемент)

Это стандартное теоретическое напряжение.Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, которое учитывает нестандартное состояние реагирующего компонента. Потенциал Нернста будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, посредством которого изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в ячейке. Таким образом, номинальное напряжение определяется химией ячейки в любой момент времени.

Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь сопротивления (падения IR) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента.Эти факторы зависят от кинетики электрода и, таким образом, зависят от температуры, состояния заряда и возраста элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах, должно быть достаточным для предполагаемого применения.

Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,7 В для литий-ионных аккумуляторов.

На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжениями для различных аккумуляторных систем:

3) Кривая расхода

Кривая разряда представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах.Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разряда батареи.

4) Вместимость

Теоретическая емкость батареи — это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Обозначается Q и определяется как:

.

$$ Q = xnF $$

, где x = количество молей реакции, n = количество электронов, перенесенных на моль реакции, и F = постоянная Фарадея

Вместимость обычно выражается в массе, а не в количестве молей:

\ [Q = {{nF} \ over {{M_r}}} \]

, где M _r = молекулярная масса.Это дает емкость в единицах ампер-часов на грамм (Ач / г).

На практике полная емкость аккумулятора никогда не может быть реализована, поскольку значительный вес составляют нереактивные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения варьируются от 0,26 Ач / г для Pb до 26,59 Ач / г для H ₂ .

5) Плотность энергии

Плотность энергии — это энергия, которая может быть получена из единицы объема веса клетки.

6) Удельная энергия

Удельная плотность энергии — это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса активного электродного материала). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разряда. Как ток, так и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, и, таким образом, полученная удельная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и / или предотвращения необратимого состояния аккумуляторной батареи.

7) Удельная мощность

Плотность мощности — это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт / кг).

8) Температурная зависимость

Скорость реакции в ячейке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к снижению напряжения, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для активации нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
Скорость уменьшения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость — это показано на следующем графике:

9) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи определяется как количество циклов зарядки / перезарядки, которое может выполнить аккумуляторная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от первоначальной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.

Срок годности батареи — это время, в течение которого батарею можно хранить в неактивном состоянии до того, как ее емкость упадет до 80%. Уменьшение емкости со временем вызвано истощением активных материалов из-за нежелательных реакций внутри ячейки.

Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

• Чрезмерная зарядка
  
• Перегрузка
  
• Короткое замыкание
  
• Потребляемый ток больше, чем предусмотрено для производства
  
• Воздействие экстремальных температур
  
• Подвержены физическим ударам или вибрации
  

Задержка напряжения

Смерть батареи из-за старения

10) Физические требования

Это включает в себя геометрию ячейки, ее размер, вес и форму, а также расположение клемм.

11) Цикл зарядки / разрядки

Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

• Напряжение, необходимое для зарядки
  
• Время, необходимое для зарядки
  
• Наличие источника заряда
  
• Потенциальная угроза безопасности при зарядке / разрядке

12) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи — это количество циклов разрядки / зарядки, которое она может пройти, прежде чем ее емкость упадет до 80%.

13) Стоимость

Сюда входит начальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.

14) Возможность глубокого разряда

Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, таким образом, срок службы батареи может быть значительно увеличен, если она не разряжена полностью; Например, батарея мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед подзарядкой она разрядится только на 80%.

Для приложений, где это может быть необходимо, доступны специальные аккумуляторы глубокого разряда.

Никель-кадмиевые батареи

15) Требования к приложению

Батареи должно хватить для предполагаемого применения. Это означает, что он должен иметь возможность производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен обладать достаточной емкостью, энергией и мощностью. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным расходам; он должен обеспечивать достаточную производительность при минимально возможной цене.

предыдущая | следующий

Номинальные характеристики аккумуляторов | Аккумуляторы и системы питания

Поскольку батареи создают ток в цепи, обменивая электроны в ионно-химических реакциях, и в любой заряженной батарее, доступной для реакции, существует ограниченное количество молекул, поэтому должен быть ограниченный общий заряд, который любая батарея может стимулировать через цепь. прежде, чем его энергетические запасы будут исчерпаны. Емкость батареи можно измерить по общему количеству электронов, но это будет огромное количество.Мы могли бы использовать единицу кулонов (равную 6,25 x 10 ₁₈ электронов, или 6 250 000 000 000 000 000 электронов), чтобы сделать эти величины более практичными для работы, но вместо этого была изготовлена ​​новая единица, ампер-час для этого. Поскольку 1 ампер на самом деле представляет собой расход 1 кулон электронов в секунду, а в часе 3600 секунд, мы можем установить прямую пропорцию между кулонами и ампер-часами: 1 ампер-час = 3600 кулонов. Зачем создавать новую единицу, если старая подойдет? Конечно, чтобы усложнить вам жизнь студентов и техников!

Приложение для измерения емкости аккумулятора в ампер-часах

Батарея емкостью 1 ампер-час должна обеспечивать непрерывную подачу тока 1 ампер на нагрузку ровно 1 час, или 2 ампера в течение 1/2 часа, или 1/3 ампер в течение 3 часов и т. Д., прежде чем полностью разрядиться. В идеальном аккумуляторе соотношение между непрерывным током и временем разряда является стабильным и абсолютным, но настоящие аккумуляторы не ведут себя в точности так, как указывает эта простая линейная формула. Следовательно, когда для батареи указывается емкость в ампер-часах, она указывается либо при заданном токе, в данное время, либо считается рассчитанной на период времени 8 часов (если не указан ограничивающий фактор).

Например, средняя автомобильная батарея может иметь емкость около 70 ампер-часов при токе 3.5 ампер. Это означает, что время, в течение которого эта батарея может непрерывно подавать ток 3,5 А на нагрузку, составит 20 часов (70 А-часов / 3,5 А). Но предположим, что к этой батарее была подключена нагрузка с более низким сопротивлением, непрерывно потребляющая 70 ампер. Наше уравнение в ампер-часах говорит нам, что батарея должна продержаться ровно 1 час (70 ампер-часов / 70 ампер), но в реальной жизни это может быть не так. При более высоких токах батарея будет рассеивать больше тепла через свое внутреннее сопротивление, что приведет к изменению химических реакций, происходящих внутри.Скорее всего, аккумулятор полностью разрядится за время до расчетного времени 1 час при этой большей нагрузке.

И наоборот, если бы к батарее была подключена очень легкая нагрузка (1 мА), наше уравнение сообщило бы нам, что батарея должна обеспечивать питание в течение 70000 часов или чуть менее 8 лет (70 ампер-часов / 1 миллиампер), но есть вероятность, что большая часть химической энергии в реальной батарее была бы истощена из-за других факторов (испарение электролита, износ электродов, ток утечки внутри батареи) задолго до того, как истекут 8 лет.Следовательно, мы должны принять соотношение ампер-часов как идеальное приближение к сроку службы батареи, а рейтинг ампер-часов, которому можно доверять, соответствует только указанному току или промежутку времени, указанному производителем. Некоторые производители предоставляют коэффициенты снижения номинальных характеристик в ампер-часах, определяющие снижение общей емкости при различных уровнях тока и / или температуры.

Для вторичных ячеек номинальная мощность в ампер-часах определяет необходимое время зарядки при любом заданном уровне зарядного тока. Например, автомобильному аккумулятору на 70 ампер-час в предыдущем примере потребуется 10 часов для зарядки из полностью разряженного состояния при постоянном зарядном токе 7 ампер (70 ампер-часов / 7 ампер).

Приблизительная емкость некоторых распространенных аккумуляторов приведена здесь:

• Типичный автомобильный аккумулятор: 70 А · ч при 3,5 А (вторичный элемент)
• Угольно-цинковая батарея типоразмера D: 4,5 А · ч при 100 мА (первичный элемент)
• Угольно-цинковая батарея 9 В: 400 мА · ч при 8 мА (первичный элемент)

Как проверить состояние аккумулятора — с нагрузкой и без нее?

По мере того, как батарея разряжается, она не только уменьшает свой внутренний запас энергии, но и ее внутреннее сопротивление также увеличивается (поскольку электролит становится все менее и менее проводящим), а напряжение в ячейке разомкнутой цепи уменьшается (поскольку химикатов становится все больше и больше. разбавить).Самое обманчивое изменение, которое демонстрирует разряжающийся аккумулятор, — это повышенное сопротивление. Лучшая проверка состояния батареи — это измерение напряжения под нагрузкой , когда батарея обеспечивает значительный ток через цепь. В противном случае простая проверка вольтметром на клеммах может ошибочно указать на исправную батарею (соответствующее напряжение), даже если внутреннее сопротивление значительно увеличилось. Что представляет собой «значительный ток», определяется конструктивными параметрами батареи.Проверка вольтметром, чтобы выявить слишком низкое напряжение, конечно же, положительно укажет на разряженную батарею:

Полностью заряженный аккумулятор:

Вот если аккум разрядился немного. . .

. . . и разряжается немного дальше. . .

. . . и еще немного, пока он не мертв.

Обратите внимание, насколько лучше выявляется истинное состояние батареи, когда ее напряжение проверяется под нагрузкой, а не без нагрузки.Значит ли это, что батарею просто вольтметром проверять бессмысленно (без нагрузки)? Ну нет. Если простая проверка вольтметром показывает только 7,5 вольт для 13,2-вольтовой батареи, то вы без сомнения знаете, что она разряжена. Однако, если вольтметр покажет 12,5 вольт, он может быть почти полностью заряжен или несколько разряжен — вы не сможете этого сказать без проверки нагрузки. Помните также, что сопротивление, используемое для помещения батареи под нагрузку, должно быть рассчитано на величину ожидаемой рассеиваемой мощности. Для проверки больших аккумуляторов, таких как автомобильные (номинальное напряжение 12 В) свинцово-кислотные аккумуляторы, это может означать резистор с номинальной мощностью в несколько сотен ватт.

ОБЗОР:

• ампер-час — это единица энергетической емкости батареи, равная количеству постоянного тока, умноженному на время разряда, которую батарея может подавать до того, как исчерпает свой внутренний запас химической энергии.

• Номинал батареи в ампер-часах является лишь приблизительным значением емкости заряда батареи, и ему следует доверять только при текущем уровне или времени, указанном производителем. Такой рейтинг нельзя экстраполировать на очень высокие токи или очень большие времена с какой-либо точностью.
• Разряженные батареи теряют напряжение и повышается сопротивление. Лучшая проверка разряженной батареи — это проверка напряжения под нагрузкой.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Типы аккумуляторов — Свинцово-кислотные, AGM, EFB

Стартерные аккумуляторы зарекомендовали себя в миллионах автомобилей по всему миру. Благодаря постоянным инновациям и дальнейшим разработкам классические мокрые батареи с годами стали более производительными, надежными и универсальными. Аккумуляторы EFB и AGM — это новые типы аккумуляторов, которые удовлетворяют возросшие потребности автомобилей нынешнего поколения.

AGM, EFB, свинцово-кислотные: три разных типа батарей — много общих характеристик Аккумуляторы

AGM и EFB отличаются высокой производительностью. Несмотря на различные технологические подходы, последнее поколение типов аккумуляторов имеет и другие общие положительные особенности: они требуют меньшего количества обслуживания и более надежны, чем 10 лет назад, благодаря достижениям в аккумуляторных технологиях.

Всего несколько десятилетий назад уровень кислоты в автомобильном аккумуляторе нужно было регулярно проверять и при необходимости доливать дистиллированную воду.В современных батареях, не требующих обслуживания, потери воды настолько малы, что доливать дистиллированную воду нет необходимости в течение всего срока службы батареи.

Стартерные батареи, батареи EFB и батареи AGM: различия между типами батарей

1. Аккумуляторы мокрого типа (SLI) — проверенные и экономичные

Обычная стартерная аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторных элементов. Элемент батареи, также называемый пластинчатым блоком, состоит из положительного и отрицательного набора пластин, который, в свою очередь, состоит из нескольких электродов.

Положительный электрод состоит из активного материала из оксида свинца и положительной сетки из сплава свинца. Решетчатая структура придает электродам прочную структуру и в то же время служит электрическим проводником. Активный материал погружают в электролит, смесь кислоты и дистиллированной воды.

Отрицательный электрод также состоит из активного материала, но в данном случае из чистого свинца, и отрицательной сетки. Электроды разной полярности разделены разделителем.Требуемая емкость аккумулятора достигается за счет параллельного соединения отдельных пластин в ячейке. Последовательное соединение отдельных ячеек дает необходимое напряжение 12 вольт.

Хотите узнать больше? Вы можете узнать, как работает аккумулятор, в нашей статье о устройстве и функциях стартерных аккумуляторов.

Обычные батареи, такие как свинцово-кислотные, являются наиболее распространенными типами батарей. Эту технологию часто называют SLI, что относится к основным функциям автомобильного аккумулятора: запуску, освещению и зажиганию.Они подходят для автомобилей без технологии Start-Stop и с умеренным количеством потребителей электроэнергии.

2. Аккумуляторы EFB — много циклов зарядки и долгий срок службы

Батареи EFB — это оптимизированная версия влажной батареи с более высокими характеристиками. Аббревиатура «EFB» расшифровывается как «Enhanced Flooded Battery». Здесь пластины также изолированы друг от друга с помощью микропористого сепаратора. Между пластиной и разделителем также проложена полиэфирная сетка.Этот материал помогает стабилизировать активный материал пластин и продлить срок службы батареи. Аккумуляторы EFB имеют большое количество возможных циклов зарядки и обеспечивают более чем вдвое большую производительность при частичном и глубоком разряде по сравнению с обычными аккумуляторами.

Аккумуляторы

EFB часто устанавливаются в автомобили с простыми автоматическими системами запуска и остановки. Благодаря своим превосходным характеристикам аккумуляторы с технологией EFB также все чаще используются в качестве замены обычных свинцово-кислотных аккумуляторов.

3. Аккумуляторы AGM — высокая производительность и грузоподъемность
Аккумуляторы

AGM универсальны, обладают высокими характеристиками и предназначены для удовлетворения высоких требований. В принципе, конструкция батареи AGM такая же, как у батареи с мокрыми ячейками. Однако в AGM электролит больше не находится в свободном плавании, а скорее связан в специальном стекловолоконном сепараторе — отсюда и название «Absorbent Glass Mat». Большая площадь контакта способствует увеличению выходной мощности, а также делает батарею герметичной.Благодаря своей конструкции аккумулятор герметичен. Эта функция обеспечивает внутреннюю рекомбинацию кислорода и водорода, так что нет потери воды. Для защиты от избыточного давления отдельные аккумуляторные элементы оснащены предохранительным клапаном, чтобы они оставались безопасными даже в случае неисправности.

По сроку службы аккумуляторы AGM имеют значительные преимущества перед простыми стартерными аккумуляторами. Аккумулятор AGM может выдерживать в три раза больший срок службы, чем обычный стартерный аккумулятор.Еще одним преимуществом батарей AGM является то, что они не зависят от своего положения, так как из-за связывания электролита жидкость не может вытекать. Даже если корпус батареи сломан, кислота из батареи не может вытечь.

Аккумуляторы

AGM идеально подходят для автомобилей с системами автоматического запуска и остановки с рекуперацией энергии торможения (рекуперацией), поскольку обычная стартерная батарея не может справиться с высокими требованиями к мощности этих систем. Аккумуляторы AGM также являются правильным выбором для автомобилей с высоким энергопотреблением и большим количеством потребителей электроэнергии.

Какой аккумулятор для какого автомобиля?

На портале партнеров VARTA наши партнерские мастерские могут быстро найти нужный аккумулятор для замены, его положение в автомобиле, а также инструкции по установке и снятию для большинства автомобилей, которые используются в Европе. Поиск аккумуляторов VARTA также является полезным инструментом для наших конечных клиентов, чтобы решить, какой аккумулятор подходит для их автомобиля.

При определенных обстоятельствах может оказаться целесообразным перейти на другую технологию аккумуляторов.Здесь вы можете прочитать о том, когда это происходит. Аккумулятор AGM необходимо всегда заменять на аккумулятор AGM. Если в старт-стопном автомобиле установлена ​​обычная аккумуляторная батарея, следует ожидать значительного сокращения срока службы аккумулятора или ограничения работы системы управления энергопотреблением транспортного средства. Это также применимо, если функция старт-стоп деактивирована.

(PDF) Оценка характеристик автомобильного аккумулятора

ECAI 2007 — Международная конференция — второе издание

Электроника, компьютеры и искусственный интеллект

29–30 июня 2007 г., Питешти, Румыния

ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ

БАТАРЕЯ

Мариан РАДУКУ, Эмилиан ЛЕФТЕР, Люминита Мирела КОНСТАНТИНЕСКУ

Университет Питешти

Таргул дин Вале, ул.1, 110040, Pitesti, ROMANIA

mraducu@upit.ro

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, разряд постоянного тока, параметры Peukert

Аннотация. управляемый автомобиль. Определение емкости

по разряду аккумуляторной батареи является точным методом, который отражает ее реальное поведение

. Мониторинг разряда аккумуляторной батареи в датчике

является фундаментальным и требует специального оборудования.В этой статье представлен

тестер аккумуляторных батарей, который заставляет батарею постоянного тока

разряжаться и прекращает разряд при достижении нижнего предельного напряжения. В качестве результата использования тестера аккумуляторных батарей

представлены параметры Пойкерта аккумуляторной батареи

.

ВВЕДЕНИЕ

Аккумуляторные батареи — это электрохимические источники энергии

, которые недавно получили важное развитие в связи с расширением мобильной связи

и увеличением производства портативных электрических инструментов

.Большое использование аккумуляторной батареи

позволяет финансировать многие исследовательские программы.

Изготовлены аккумуляторы нового типа: Ni-MH

и Li-Ion.

Свинцово-кислотные аккумуляторы широко известны, и

занимает важный сегмент рынка аккумуляторов.

Технология свинцово-кислотных аккумуляторов постоянно улучшалась.

. Во-вторых, значительный прогресс был зафиксирован в электрических машинах на

; Получение

значительно по габаритным размерам и массе к полезному соотношению мощности

.Силовая электроника, используемая для управления скоростью

этих электродвигателей, предлагает недорогие и надежные решения

с привлекательными габаритами и массой

.

Бензиновый кризис, глобальное нагревание

обусловлено высоким уровнем загрязнения, частично вызванным автомобилем, с одной стороны

, и техническим прогрессом, с другой стороны

, позволили открыть новые решения для двигателя

. Так, в 1997 году был построен автомобиль

с гибридной электрической системой

для силовой установки Toyota Prius.

Электродвигатель появляется в двигательной установке

рядом с двигателем или даже вместо него.

Аккумуляторные батареи для транспортных средств

с аккумуляторным приводом идут восходящим путем, и изучение

их поведения является обязательным для обозначения технологического прогресса

[2], [3]. Появился новый метод тестирования аккумуляторных батарей

. Очень важны определения емкости и срока службы аккумуляторной батареи

.В статье

представлен тестер аккумуляторных батарей определенной емкости

.

1. КОНСТРУКЦИЯ

ТЕСТЕР АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Блок-схема

Для определения емкости аккумуляторной батареи необходимо разрядить ее постоянным током

до

Характеристики аккумуляторных батарей

% PDF-1.4 % 1 0 obj> поток application / pdfХарактеристики аккумуляторных батарей

Примечания по применению

Texas Instruments, Incorporated [SNVA533,0]

iText 2.1.7, автор 1T3XTSNVA5332011-12-08T02: 45: 55.000Z2011-12-08T02: 45: 55.000Z конечный поток эндобдж 2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Contents [7 0 R 8 0 R 9 0 R 10 0 R] / Type / Страница / Родитель 11 0 R >> эндобдж 3 0 obj> поток

Различные типы аккумуляторных батарей для электромобилей

Аккумуляторная батарея для электромобиля — источник энергии для приведения в движение является основным компонентом электромобиля .Аккумуляторные батареи (вторичные батареи) являются источником энергии для электромобиля.

В электромобиле используются различные аккумуляторные батареи. Выбор батарей основан на их преимуществах, применении и стоимости. Расстояние, которое может проехать электромобиль, в основном зависит от емкости аккумулятора.

Размер и стоимость автомобиля увеличиваются, когда мы добавляем в него дополнительные батареи. Это факт, что если аккумулятор не на должном уровне, характеристики электромобиля будут низкими. Прочтите, пожалуйста, «Мой опыт работы с электросамокатом»!

Стоимость аккумуляторов для электромобилей за последние несколько лет снизилась и будет продолжать снижаться. В автомобильной промышленности основное внимание уделяется разработке аккумуляторных батарей с низкой стоимостью, высокой эффективностью и большой емкостью.

Tesla Motors открыла гигантский завод по производству аккумуляторов.

Давайте проверим некоторые желаемые характеристики технологий аккумуляторов электромобилей.

Желаемые характеристики аккумулятора электромобиля

Аккумуляторы для электромобилей должны иметь следующие характеристики.

# 1 Аккумулятор глубокого разряда

Аккумулятор глубокого разряда может разряжаться почти до максимальной емкости. Их можно разряжать до 20% от максимальной емкости, но обычно максимальное значение разряда ограничивается 45% для более длительного срока службы. Ожидается, что аккумулятор электромобиля будет аккумулятором глубокого разряда, чтобы мы могли получить от него максимум.

# 2 Максимально допустимая нагрузка в ампер-часах

Расстояние, пройденное автомобилем за одну зарядку, зависит от емкости аккумулятора.Аккумулятор с высоким ампер-часом может помочь транспортному средству путешествовать на большее расстояние, которое водитель ожидает от своего электромобиля.

Аккумулятор с более высоким номиналом оказывает негативное влияние на автомобиль. Аккумулятор большей емкости увеличивает размер и стоимость автомобиля. В результате это приводит к установке двигателя с высокой мощностью для привода транспортного средства.

# 3 Высокое соотношение мощности и веса

Двигатель электромобиля должен обеспечивать высокую мощность двигателя всякий раз, когда это необходимо, и не требует использования более мощной батареи.Желательно иметь в электромобиле аккумулятор с высоким соотношением мощности к весу.

# 4 Высокое соотношение энергии и веса

Вес аккумулятора имеет значение в электромобиле, и он должен быть как можно более легким, в основном для увеличения дальности действия и увеличения срока службы.

Прочтите: Ожидаемая продолжительность жизни электромобиля: Как долго работает электромобиль?

# 5 Низкая стоимость

Меньшая начальная стоимость — одна из рекомендуемых характеристик электромобиля.В настоящее время электромобиль на 30-50% дороже аналогичного автомобиля с ДВС. На будущее электромобилей определенно повлияет стоимость автомобиля.

Батареи для обычных электромобилей

Обычно используемые аккумуляторные батареи для электромобилей — свинцово-кислотные, никель-металлогидридные, литий-ионные, зебра и т. Д. Краткая информация об этих технологиях аккумуляторных батарей для электромобилей приводится ниже.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Традиционно электромобили использовали свинцово-кислотные батареи из-за их развитой технологии и низкой стоимости .Но срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда короче, чем у аккумуляторов других технологий.

Срок службы свинцово-кислотной батареи составляет от 2 до 3 лет. Свинцово-кислотная батарея теперь ограничена несколькими приложениями батареи электромобилей из-за недостатков.

Никель-металлогидридная батарея

Никель-металлогидридные батареи — это батареи с длительным сроком службы по сравнению со свинцово-кислотными батареями. Сейчас они считаются развитой аккумуляторной технологией.

Плотность энергии больше в никель-металлогидридных батареях. Несмотря на то, что эффективность зарядки и разрядки ниже, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-металлогидридные аккумуляторы занимают лидирующие позиции в списке электрических и гибридных электромобилей с их долгим сроком службы и плотностью энергии.

Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы — это наиболее распространенных аккумулятора , используемых в современных электромобилях. Высокая плотность энергии, удельная мощность и эффективность зарядки — преимущества литий-ионных аккумуляторов.

Плотность энергии 200 Втч / кг и эффективность заряда / разряда более 85% делают литий-ионный аккумулятор подходящим для электромобиля.

Вес автомобиля значительно снижается за счет вышеупомянутых преимуществ аккумуляторной батареи. Но срок службы литий-ионного аккумулятора не так уж и впечатляет. Его хватает на несколько 1000 циклов зарядки .

Ультра конденсаторы

Ультраконденсаторы — это не аккумуляторная технология, это еще один способ хранения электроэнергии для электромобилей.Ультраконденсаторы обладают очень высокой плотностью мощности и низкой плотностью энергии.

Комбинация батареи и сверхконденсатора может использоваться в электромобилях, чтобы преодолеть несколько недостатков и продлить срок службы батареи. Мгновенно доступная электрическая энергия от рекуперативного торможения может храниться в сверхконденсаторах и в конечном итоге использоваться для зарядки аккумулятора.

Но литий-ионные аккумуляторы, способные быстро заряжаться, делают ультраконденсаторы ненужными в системах рекуперативного торможения электромобилей.

Заключение

Аккумулятор электромобиля — важный компонент электромобиля, который влияет на размер, стоимость и запас хода транспортного средства. В электромобиле используются различные аккумуляторные технологии, и мы обсудили их в этом посте.

Цена электромобиля зависит от стоимости аккумулятора, используемого в транспортном средстве. Он составляет львиную долю первоначальной стоимости автомобиля

.

Это хороший знак, что в области аккумуляторных технологий ведется много исследований, а стоимость аккумуляторов ежегодно снижается.

Не забудьте поделиться этим сообщением с друзьями и подписаться на нас на Facebook , LinkedIn , Twitter , Instagram и YouTube !

Возможно вам понравится

Подписывайтесь на нас

электромобилей | Университет Теннесси в Чаттануге

Преимущества электромобилей (включая электрические автобусы)
Система привода
Сравнение электродвигателя
Характеристики двигателя
Системы управления
Аккумуляторные системы 906 Сотовая работа?
Производительность аккумуляторных систем автомобиля
Память аккумулятора
Типы зарядки
Расположение зарядного устройства / варианты подключения
Способы зарядки
Уровни заряда
Окна для управления питанием 75 906 обогрев, воздушный, гидроусилитель руля и т. д.)

Использование электромобилей дает множество преимуществ. Во-первых, отсутствует запах топлива, поскольку автомобили работают от батарей, а не от бензина, дизельного топлива или какого-либо другого горючего топлива. Электромобили тихие … езда практически бесшумна. Правильно используя рекуперативное торможение, электромобили увеличивают срок службы тормозов, а также вырабатывают энергию за счет кинетической энергии. Благодаря использованию высокотехнологичной композитной технологии электромобили могут быть намного легче, чем их аналоги с ДВС, что также помогает снизить износ тормозов наряду с износом дороги.

Электромобили намного более энергоэффективны. Электродвигатели преобразуют практически всю свою топливную энергию в полезную мощность. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет КПД менее 20%.

Стоимость технического обслуживания, включая стоимость топлива, у электромобиля намного ниже. Нет необходимости в настройке или замене масла. Если исключить из контрольного списка технического обслуживания автомобиля все, что относится к ДВС, он становится довольно коротким. А за счет зарядки в ночное время «топливо» для электромобилей снижается до четверти стоимости бензина или дизельного топлива.

Электромобили, особенно электрические автобусы, приносят большую пользу связям с общественностью. Общественность и СМИ любят ездить на автомобиле и говорить об электромобилях с нулевым уровнем выбросов.

Однако у электрических и гибридно-электрических транспортных средств есть два основных преимущества. Электрические и гибридно-электрические транспортные средства могут помочь нашей стране сократить использование иностранной нефти и уменьшить загрязнение, которое отрицательно сказывается на здоровье и благополучии.

Электромобиль — это автомобиль, например автомобиль, грузовик или автобус, в котором в качестве топлива используется аккумуляторная батарея, заменяющая бензин, дизельное топливо или другие виды горючего топлива.Исчезли двигатель внутреннего сгорания и трансмиссия. В электромобиле используется электродвигатель или, в некоторых случаях, более одного двигателя для приведения в движение транспортного средства.

Электромобили во многом схожи с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания. Шасси или кузов многих электромобилей, используемых сегодня на дорогах, представляют собой автомобили, которые когда-то были оснащены двигателем внутреннего сгорания (ДВС). В большинстве электромобилей даже интерьер автомобиля не изменился, и почти все электромобили содержат те же аксессуары, что и их собратья внутреннего сгорания.

Энергия, хранящаяся в аккумуляторной батарее электромобиля, обеспечивает питание контроллера мотора. Контроллер мотора — это устройство, которое регулирует мощность, подаваемую на электродвигатель (моторы), в зависимости от положения педали акселератора. Электроэнергия, подаваемая на электродвигатель (электродвигатели), используется для создания электродвижущей силы, которая вращает вал электродвигателя (электродвигателей). Этот вал соединен с колесами транспортного средства и вызывает движение вперед или назад, в зависимости от направления вращения вала.

Заправка электромобиля заключается в подключении автомобильного зарядного устройства к розетке, специально предназначенной для зарядки электромобиля. Время зарядки зависит от типа батареи, емкости и выходного напряжения / тока зарядного устройства. Большинство электромобилей можно зарядить примерно за 6 часов.

Основная цель электромобилей — уменьшить количество вредных газов, которые выбрасываются в воздух из-за процесса сгорания двигателя внутреннего сгорания.Электромобиль производит нулевые выбросы. Некоторые критики индустрии электромобилей будут утверждать, что сокращение выбросов загрязняющих газов не произошло из-за выбросов, которые образуются при производстве электроэнергии на электростанциях. Хотя это правда, что электростанции действительно производят некоторые загрязнители, правительство имеет очень строгие правила в отношении выбросов электростанций. А поскольку электростанции производят избыток энергии в ночное время, когда спрос невелик, владельцы электромобилей могут использовать эту избыточную мощность, заряжаясь ночью.Это делает электростанции более эффективными.

Кроме того, электромобили намного более энергоэффективны, чем автомобили с ДВС. Мало того, что сама двигательная установка намного более эффективна, но и потери энергии через трансмиссию, и холостой ход просто не существуют. Поскольку трансмиссии нет, ускорение происходит «плавно»; без рывков и шума …. просто красиво и плавно.

К началу

Преимущества электромобилей (включая электробусы)

Электромобиль имеет много преимуществ перед транспортными средствами, в которых используется двигатель внутреннего сгорания.Электромобиль очень чистый. Нет газообразных выбросов. Также устранены другие проблемные загрязнители, такие как масло, трансмиссионная жидкость и жидкость для радиаторов. В некоторых электромобилях единственным используемым углеводородным веществом является консистентная смазка для подшипников.

Электромобили очень упрощены. Двигательная установка в автомобиле с ДВС состоит из сотен движущихся частей. В силовой установке электромобиля есть только один: электродвигатель. Помимо снижения затрат на техническое обслуживание и экономии смазочных материалов и масел, снижение потерь на трение способствует повышению энергоэффективности электромобилей.

Электромобили очень энергоэффективны. На каждые 100 единиц топлива, расходуемых автомобилем с ДВС, только 16 фактически приводят к движению. Однако электромобиль будет использовать почти 85 единиц из 100 для управления транспортным средством.

У электромобилей есть еще одно существенное преимущество перед автомобилями с ДВС: рекуперативное торможение. Когда электромобиль замедляется, двигатель становится генератором и обеспечивает энергией батареи. Дополнительным преимуществом этого процесса является тормозящее воздействие двигателя на транспортное средство, что снижает износ тормозов.

Электромобиль очень тихий. Проблема для инженеров, проектирующих эти автомобили, заключается не в том, чтобы заглушить двигатель, а в том, чтобы заглушить шум других систем, таких как кондиционер, гидроусилитель руля или воздушные компрессоры.

В большинстве электромобилей трансмиссия не используется. Двигатели обычно односкоростные, а ускорение плавное, без толчков или толчков, как у трансмиссий в современных автомобилях.

Электромобиль можно подзарядить дома, сэкономив на остановке на заправке.Единственным недостатком этого является время, необходимое для полной зарядки «разряженной» батареи. В некоторых случаях это может длиться до 6 часов. Технология зарядных устройств стремительно совершенствуется, и в настоящее время можно зарядить «пустую» батарею до 80% всего за 20 минут.

Основным препятствием, с которым сегодня сталкиваются электромобили, является способность аккумуляторов аккумулировать энергию. Емкость аккумулятора ограничивает дальность поездки автомобиля. Много различных типов аккумуляторов проходят испытания для использования в электромобилях.К ним относятся свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-железные, никель-цинковые, никель-металлогидридные, натрий-никель хлорид, бром цинка, сера натрия, литий, воздушный цинк и воздух алюминия. Эти передовые батареи, хотя и намного более дорогие, со временем позволят электромобилю достичь того же запаса хода, что и современные автомобили, работающие на ископаемом топливе.

К началу

Приводная система

Система привода электромобиля выполняет те же функции, что и система привода автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.Система привода — это та часть электромобиля, которая передает механическую энергию на ведущие колеса, заставляя электромобиль двигаться. Компоненты, используемые в электромобиле, сильно отличаются от стандартного автомобиля. В электромобиле передача не требуется. Трансмиссия в стандартном транспортном средстве используется для придания транспортному средству определенного крутящего момента или мощности на определенных скоростях путем изменения передаточного отношения входной / выходной передачи в трансмиссии. Изменение передаточного числа зависит от скорости вращения (об / мин) силовой установки или двигателя транспортного средства.Поскольку происходит механическое переключение с одной передачи на другую, пассажиры обычно ощущают толчок при увеличении или уменьшении скорости и переключении трансмиссии на большую или меньшую передачу.

В

электромобилях используется электродвигатель для поворота колес транспортных средств. Сегодня используется несколько различных конструкций приводных систем. К ним относятся автомобили с одним большим электродвигателем, соединенным с задними колесами через корпус дифференциала. В других конструкциях используются два двигателя меньшего размера для приведения в действие каждого колеса отдельно через независимые приводные валы.

В самой эффективной на сегодняшний день конструкции используются двигатели, которые прикреплены непосредственно к колесу. Их называют «колесными двигателями». За счет исключения приводных валов и дифференциалов механические потери между двигателем и колесами сведены к минимуму. Система питания электромобиля включает в себя как систему привода, так и систему управления. Контроллер подает питание на двигатель от аккумуляторов. Двигатель, в свою очередь, передает мощность для перемещения транспортного средства на ведущие колеса через коробку передач..

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. В электромобилях используются два типа электродвигателей для обеспечения привода колес. Двигатель постоянного тока (DC) и двигатель переменного тока (AC). Двигатели постоянного тока состоят из трех основных компонентов:

1. Набор катушек возбуждения по периметру двигателя, создающих магнитные силы, обеспечивающие крутящий момент.
2. Ротор или якорь, установленные на подшипниках, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого катушками возбуждения.
3. Коммутационное устройство, которое меняет магнитные силы на противоположные и заставляет якорь вращаться, создавая механическую силу, используемую для поворота ведущих колес.

Двигатель переменного тока похож на двигатель постоянного тока в том, что он также имеет набор катушек возбуждения и ротор или якорь, однако, поскольку существует непрерывное реверсирование тока (переменный ток), коммутирующее устройство не требуется. На данном этапе развития ни один двигатель не может считаться лучше другого. У них обоих есть преимущества и недостатки, перечисленные ниже.

К началу

Сравнение электродвигателей

Двигатель переменного тока	Двигатель постоянного тока
Односкоростная коробка передач	Многоскоростная коробка передач
Легкий	Тяжелее при эквивалентной мощности
Дешевле	Дороже
95% КПД при полной нагрузке	85-95% КПД при полной нагрузке
Контроллер дороже	Простой контроллер
Мотор / контроллер / инвертор дороже	Мотор / контроллер дешевле

Как показано в сравнении, двигатель переменного тока дешевле, чем двигатель постоянного тока, система переменного тока дороже из-за стоимости сложной электроники, связанной с инвертором переменного тока и контроллером двигателя.Электродвигатели переменного тока — наиболее часто используемые электродвигатели в бытовых приборах и станках. Эти двигатели очень надежны, и, поскольку они содержат единственную движущуюся часть, они должны прослужить весь срок службы автомобиля при минимальном техническом обслуживании или вообще без него. Типичные характеристики двигателя перечислены в таблице ниже.

Характеристики двигателя

л.с.

	Щетка постоянного тока Тип	Бесщеточный постоянный магнит постоянного тока	Индукция переменного тока
Пиковая эффективность	85-89	95-97	94-95
КПД при нагрузке 10%	80-87	73-82	93-94
Макс.Обороты	4,000-6,000	4 000–10 000	9000-15000
Стоимость вала	100–150 долларов США	100–130 долл. США	50–75 долларов США
Относительная стоимость контроллера для щеток постоянного тока	1	3-5	6-8
1 л.с. = 746 Вт

Контроллер электромобиля — это устройство, которое работает между батареями и двигателем для управления скоростью и ускорением.Контроллер преобразует постоянный ток батареи в переменный ток для двигателей переменного тока или просто регулирует ток для двигателей постоянного тока. Контроллер также может реверсировать обмотки возбуждения двигателя, так что в режиме торможения двигатель становится генератором, а энергия возвращается в батареи. Это называется рекуперативным торможением, и в течение одной зарядки может возвращаться до 10% или более энергии, потребляемой системой привода, в батареи.

К началу

Одним из широко разрекламированных преимуществ электромобиля является рекуперативное торможение.В настоящее время рекуперативное торможение распространено почти на всех автомобилях, но, похоже, мало кто понимает, что происходит. Следующий абзац представляет собой попытку объяснить, как это работает.

В схеме, показанной выше, изображена выходная пара полевых МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводниковые полевые транзисторы) с приводным двигателем. Выходной сигнал контроллера — чистый постоянный ток. Напряжение. Двигатель будет генерировать противоэдс. который пропорционален его скорости вращения. При нулевой нагрузке или отсутствии разгона это назад эл.м.ф. поднимется до уровня выходного сигнала контроллера.

MOSFET — это двунаправленный переключатель, который резистивно проводит (когда он включен) для обоих направлений тока. Итак, рассмотрим ситуацию, когда ток равен нулю, а мощность контроллера теперь уменьшена. Задняя э.д.с. мотора. теперь выше, чем выходное напряжение контроллера, поэтому двигатель будет пытаться подавать ток обратно в контроллер. Если это удастся, мотор затормозится — у нас будет рекуперативное торможение.

Этот тип цепи (где верхняя сторона включена, а нижняя сторона выключена) может обеспечивать ток или понижать его. Это работает следующим образом: обратный ток двигателя теперь является прямым током к полевому МОП-транзистору маховика, поэтому, когда он включен, он замыкает двигатель, чей тормозной ток возрастает в течение этого периода (стрелка B, перевернутая). Теперь полевой МОП-транзистор с маховиком отключается, но этот ток должен продолжать течь — из-за индуктивности двигателя. Таким образом, он течет как обратный ток через приводной полевой МОП-транзистор, при этом заряжая батарею.Дополнительное напряжение для этого получается из энергии, запасенной в индуктивности двигателя. Процесс переключения с привода на торможение полностью автоматический. Более того, это полностью достигается за счет того, что скорость двигателя превышает напряжение привода, и без каких-либо изменений состояния или переключений в контроллере. Регенеративное торможение — это, если хотите, побочный продукт конструкции контроллера и почти полная авария.

Если транспортное средство движется по слишком крутому склону (или требуемая скорость внезапно снижается, что приводит к очень резкому торможению), ток, генерируемый двигателем, может превысить ток, с которым могут безопасно работать полевые МОП-транзисторы.Поскольку это приведет к повреждению полевых МОП-транзисторов, он должен быть защищен, поэтому все контроллеры, обеспечивающие рекуперативное торможение, также оснащены ограничителем тока для предотвращения такого отказа.

В гибридных электромобилях эта проблема становится еще более сложной из-за неиспользованного тока от вспомогательного источника питания. Поскольку приводные двигатели не потребляют ток от вспомогательного источника питания, этому току все равно нужно куда-то идти. Контроллер мотора должен отслеживать и учитывать избыточный ток от вспомогательного источника питания, так что в определенных ситуациях, когда слишком большой ток присутствует при работе регенерации и APU, регенерационный MOSFET также должен быть выключен.для защиты контроллера мотора.

В ранних версиях электромобилей с двигателями постоянного тока простой контроллер с переменным резистором управлял ускорением и скоростью транспортного средства. Полный ток и мощность потреблялись от батареи все время. На более низких скоростях, когда требовалась небольшая мощность, использовалось высокое сопротивление, чтобы уменьшить ток, подаваемый на двигатель. Это привело к тому, что большой процент энергии батареи тратится впустую на тепло, рассеиваемое резистором. Современные контроллеры регулируют скорость и ускорение с помощью электронного процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Переключающие устройства, такие как IGBT (очень быстрые транзисторы с высоким номинальным током), быстро прерывают, при необходимости включают или выключают поток электричества к двигателям. Высокая мощность достигается, когда интервалы (время между импульсами) очень короткие. Увеличивая время между импульсами, ограничивают ток.

Показанный выше колесный двигатель изготовлен компанией Technologies M4.

Как упоминалось выше, одна из наиболее интересных конструкций двигателей — это интеграция двигателя непосредственно в колесо.Это так называемые колесные двигатели, и они вполне могут когда-нибудь стать нормой, поскольку они удаляют огромное количество механических устройств из транспортного средства, обеспечивая движение колеса … в колесе!

Мотор-колесо в сборе представляет собой элегантную интеграцию электродвигателя и других компонентов в корпус, который помещается в шину обычного размера.

Мотор-колесо в сборе состоит из высокоэффективного электродвигателя, ведомого контроллера мотор-колеса (MWSC), включая силовую и управляющую электронику, тормоз, колесные подшипники, управляемый интерфейс передней подвески и радиатор, встроенный в статор.Конфигурация трехфазного синхронного двигателя состоит из центрального статора, который поддерживает обмотки, и инвертора, окруженного внешним ротором, который поддерживает постоянные магниты.

Колесо установлено непосредственно на роторе для прямой передачи крутящего момента и улучшенного свободного хода. Двигатель в сборе имеет жидкостное охлаждение, что обеспечивает постоянную высокую потребляемую мощность.

Производители автобусов оценят преимущества упаковки и взаимозаменяемость задней оси мотор-колеса, которая легко помещается в существующие колесные арки.Поперечина с глубоким смещением оси обеспечивает более широкую зону прохода в полу в конфигурации с низким полом.

Выбор двигателя для электромобиля включает множество переменных. Ни один тип двигателя не может считаться лучшим. При проектировании электромобиля необходимо ответить на вопрос, прежде чем выбирать конкретный тип двигателя. Сколько мощности вам нужно, нужны ли вам переменные скорости, какое рабочее напряжение аккумуляторной системы, какой крутящий момент вам нужен и с какой скоростью, сколько физического места может занимать двигатель, сколько это может стоить, в какой среде будет работать двигатель? Как только на эти вопросы будут даны ответы, вы сможете сделать свой выбор двигателя.После идентификации двигателя необходимо разработать систему управления, обеспечивающую работу двигателя.

К началу

Системы управления

Самая сложная и важная система в электромобиле — это система управления. Система управления отвечает за управление работой электромобиля. Система управления получает входные данные от оператора, сигналы обратной связи контроллера от контроллера мотора и двигателя, а также сигналы обратной связи от других систем внутри электромобиля.Скорость, с которой система управления должна получать данные от других систем, обрабатывать данные в алгоритме и выводить ответ на заданные условия, должна составлять миллисекунды. Это требует, чтобы система управления имела микропроцессор, как и компьютер, для выполнения своих задач. Хотя нет двух идентичных систем управления, большинство сигналов обратной связи схожи. В таблице ниже перечислены общие компоненты системы управления и сигналы обратной связи, которые отправляются на микропроцессор.

Контроллер мотора.

Компонент Сигнал обратной связи Электродвигатель (и) Температура обмотки Скорость ротора (об / мин) Аккумулятор Напряжение Выходной ток Температура Контроллер двигателя Ток (и направление тока) Напряжение Температура Ток утечки Педаль акселератора Напряжение в зависимости от положения педали Переключатель передач ПЕРЕДНИЙ / REV Выбор диапазона

Система управления должна постоянно отслеживать сигналы обратной связи, перечисленные выше.Например, если температура обмоток в двигателе становится слишком высокой, магнитные свойства этого двигателя могут быть необратимо изменены или обмотки могут расплавиться. Подавая сигнал обратно на микропроцессор, система управления может ограничить мощность двигателя, если обнаружит повышение температуры. Такое же ограничение или отключение любой системы может иметь место, если возникла или возникла нежелательная ситуация. Другие сигналы обратной связи предоставляют микропроцессору информацию для управления скоростью автомобиля.Педаль акселератора работает так же, как и в обычных автомобилях. Когда педаль нажата, на микропроцессор отправляется возрастающее напряжение сигнала (не напряжение тягового аккумулятора), который дает команду контроллеру двигателя увеличить величину тока в обмотках двигателя, заставляя двигатель вращаться быстрее. По мере уменьшения напряжения сигнала от педали акселератора двигатель вращается медленнее.

В некоторых усовершенствованных системах управления можно ограничить величину тока, протекающего к двигателю, на основе выбора переключателя.Это позволяет оператору приспособиться к стилю вождения, соответствующему конкретной ситуации. Например, если водителю требуется определенный диапазон (в милях) от одной зарядки, выбор диапазона может быть установлен таким образом, чтобы микропроцессор ограничивал величину выходного тока от контроллеров двигателя до заданного предела. Если предварительно установленный предел составляет 100 ампер, микропроцессор не позволит току, превышающему этот предел, течь к двигателям. В этом режиме способность к ускорению приносится в жертву дальности полета. Если водитель находится в зоне, где транспортному средству необходимо подниматься по крутым склонам, переключатель диапазонов можно настроить так, чтобы можно было использовать максимальный ток, допустимый для контроллера мотора и мотора.Функция выбора диапазона — ценная функция, повышающая эффективность контроллера мотора. Конечная цель системы управления — максимизировать энергию, запасаемую в тяговом аккумуляторе, и предотвратить возникновение небезопасных условий внутри электромобиля.

К началу

Аккумуляторные системы

Аккумулятор электромобиля, с видимыми элементами.	Аккумулятор электромобиля определяет запас хода, способность к ускорению и время перезарядки автомобиля.Поскольку батарея содержит энергию для питания электромобиля, и поскольку современные батареи не обеспечивают электромобилей с таким же потенциалом дальности, как у автомобилей с ДВС, аккумуляторы и альтернативные варианты, такие как маховики и сверхконденсаторы, являются наиболее изученными областями в области электромобилей. Аккумуляторная автомобильная технология.
Элемент батареи обычно состоит из 4 основных компонентов, показанных слева. Ячейка содержит положительный и отрицательный электрод, электролит и сепаратор.Положительный электрод принимает электроны от внешней цепи, когда ячейка разряжена. Отрицательный электрод отдает электроны внешней цепи по мере разряда ячейки. Электролит обеспечивает механизм прохождения заряда между положительным и отрицательным электродами. Сепаратор электрически изолирует положительный и отрицательный электроды.

К началу

Как работает клетка?

Электронный поток, восстановление и окисление реакция, разрез.

Когда батарея или элемент вставляются в цепь, она замыкает цикл, который позволяет заряду равномерно течь по цепи. Во внешней части цепи поток заряда — это электроны, в результате чего возникает электрический ток. Внутри ячейки заряд течет в виде ионов, которые переносятся от одного электрода к другому. Поток обусловлен реакциями восстановления и окисления, происходящими на каждом электроде. На каждый электрон, генерируемый в реакции окисления на отрицательном электроде, приходится один электрон, потребляемый в реакции восстановления на положительном электроде.Реакция разряда на положительном электроде, имеющем потенциал 1,685 В, определяется выражением: Реакция на отрицательном электроде, который имеет потенциал 0,356 В, определяется выражением:

Это означает, что общее напряжение свинцово-кислотного элемента составляет 2,04 вольт. Это значение известно как стандартный электродный потенциал. Другие факторы, такие как концентрация кислоты, также могут влиять на напряжение свинцово-кислотного элемента. Типичное напряжение холостого хода (без нагрузки) составляет около 2.15 вольт.

В то время как напряжение ячейки фиксируется ее химией, емкость ячейки варьируется в зависимости от количества содержащихся в ней активных материалов. Размер отдельных ячеек может составлять от долей ампер-часа до тысяч ампер-часов. Емкость ячейки — это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее. Поскольку ток — это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки — это ток, подаваемый ячейкой с течением времени, и выражается в ампер-часах.

Приложения

EV требуют огромного количества энергии.Тяговая батарея электромобилей состоит из множества ячеек, которые электрически соединены для обеспечения необходимой емкости накопления энергии. Батареи могут быть соединены вместе в последовательной или параллельной конфигурации.

В последовательной конфигурации отрицательная клемма одной батареи подключается к положительной клемме следующей и так далее, пока не будут достигнуты желаемое напряжение и энергоемкость батареи. Общее напряжение блока можно найти, умножив количество батарей в цепи на напряжение отдельной ячейки.

В параллельной конфигурации положительный полюс одной батареи соединяется с положительным полюсом следующей, и то же самое относится к отрицательной клемме. В этом случае вы можете достичь желаемой емкости аккумуляторов энергии. Параллельная емкость батареи, но общее напряжение блока равно напряжению отдельной ячейки. Система аккумуляторов состоит не только из аккумулятора. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся батареи и метода подзарядки.

Аккумуляторная система состоит не только из аккумулятора. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся батареи и метода подзарядки.

Сегодня в электромобилях используется много различных типов аккумуляторов. Наиболее распространенными сегодня являются заливные свинцово-кислотные, герметично-гелевые свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (Ni Cad) и никель-металлогидридные (NiMH). Типы, размеры и конфигурации аккумуляторов охватывают широкий спектр вариантов.Когда производитель электромобилей находится в процессе проектирования, необходимо ответить на несколько вопросов, прежде чем будет сделан выбор аккумулятора. Сюда будут входить такие вопросы, как: сколько места доступно для аккумуляторов, сколько они могут весить, каков желаемый диапазон, каков вес транспортного средства, какова целевая стоимость транспортного средства, как будут заряжаться аккумуляторы и что Требуются требования к системе привода. Это необходимые вопросы из-за разнообразия доступных типов батарей и различий между ними.В таблице ниже перечислены характеристики наиболее распространенных типов батарей.

К началу

Производительность аккумуляторных систем автомобиля

Каждый конкретный тип аккумулятора имеет характеристики, которые делают его более или менее желательным для использования в конкретном приложении. Стоимость всегда является основным фактором, и никель-металлгидридные батареи возглавляют список по цене, а свинцово-кислотные батареи с заливной жидкостью являются самыми недорогими. Что теряется при переводе стоимости, так это тот факт, что NiMH батареи дают почти вдвое большую производительность (плотность энергии на вес батареи), чем обычные свинцово-кислотные батареи.Еще один фактор, который необходимо учитывать при сравнении батарей, — это время зарядки. Свинцово-кислотные батареи требуют очень длительного периода перезарядки, от 6 до 8 часов. Свинцово-кислотные батареи из-за своего химического состава не могут постоянно выдерживать высокий ток или напряжение во время зарядки. Свинцовые пластины внутри батарей быстро нагреваются и очень медленно охлаждаются. Слишком много тепла приводит к состоянию, известному как «выделение газа», когда водород выделяется из вентиляционной крышки батареи. Со временем выделение газов снижает эффективность батареи, а также увеличивает потребность в обслуживании батареи.Батареи, такие как NiCad и NiMH, не так чувствительны к нагреванию и могут быть перезаряжены очень быстро, что позволяет производить заряды высоким током или высоким напряжением, которые могут вывести аккумулятор из состояния заряда 20% до состояния заряда 80% за считанные секунды. 20 минут.

Тип батареи	Плотность энергии Вт · ч / кг	Плотность мощности Вт / кг	Срок службы батареи	Стоимость по шкале от 1 до 10
Свинцово-кислотный	35	150	500	1
Улучшенная свинцово-кислотная	48	150	800	3
GM Ovonic NiMH	70	220	> 600	8
SAFT NiMH	70	150	1,500	8
SAFT литий-ионный	120	230	600	9
Литий-полимерный	150	350	<600	10
Зебра хлорид натрия и никеля	86	150	<1000	4
Влияние на характеристики автомобиля	Диапазон	Разгон	Стоимость жизненного цикла, стоимость замены	Первоначальная стоимость, стоимость замещения

Общее напряжение аккумуляторной батареи варьируется от автомобиля к автомобилю.В настоящее время ведутся обсуждения с производителями электромобилей в попытке стандартизировать номинальное напряжение аккумуляторной батареи автомобиля. Провидцы электромобилей надеются, что станции подзарядки автомобилей будут доступны на стоянках по всему городу. Если электромобили имеют заданный диапазон напряжения аккумуляторной батареи, все автомобили смогут использовать одни и те же зарядные устройства. Производители зарядных устройств в настоящее время разрабатывают «умные» зарядные устройства на базе микропроцессоров. «Умное» зарядное устройство получит доступ к базе данных конкретного автомобиля и сможет соответствующим образом регулировать заряд.

Новые аккумуляторные системы также управляются микропроцессором. Микропроцессор получает данные от датчиков в аккумуляторной батарее. Температура, выходной ток, напряжение батареи и обнаружение неисправностей передаются обратно в микропроцессор, который затем может рассчитать, сколько энергии осталось в батарее, а также сколько было потреблено. Контроль температуры и сопротивления земли автомобиля защищает аккумулятор и пассажиров от опасности.

Конфигурации батарей

также сильно различаются в зависимости от автомобиля и желаемого резервирования системы.Батарейные блоки можно соединить вместе в одну длинную последовательную цепь, так что общее напряжение блока будет суммой всех ячеек в серии. В других системах используется несколько блоков с одинаковым напряжением, параллельных нескольким блокам. Это обеспечивает избыточность системы. Если элемент в одном блоке выходит из строя, система управления батареями может отключить вывод этого блока, и автомобиль может продолжать движение с оставшимися блоками батарей. Транспортное средство потеряет энергию из-за неисправного блока, и это повлияет на дальность действия.

Слева показан аккумуляторный блок, состоящий из 27 отдельных 2-вольтовых ячеек, в конфигурации последовательной схемы для формирования блока с напряжением 54 вольт.

Факторы, влияющие на выбор батареи для конкретных приложений:

Для чисто электромобилей выбор аккумулятора в первую очередь зависит от плотности энергии. Плотность энергии определяется как количество энергии, хранящейся в элементе или батарее, в зависимости от веса или объема.Поэтому идеальной батареей была бы батарея, которая дает больше всего энергии, занимает наименьшее пространство и наименьший вес (без учета стоимости). Наиболее перспективными технологиями аккумуляторов, доступных сегодня, являются свинцово-кислотные (Pb-acid), никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы. Сравнение плотностей энергии показано на диаграмме выше. Помимо плотности энергии, существует множество факторов, которые влияют на тип батареи, выбранной для использования в электромобиле.К ним относятся стоимость, срок службы (количество циклов зарядки-разрядки до того, как емкость уменьшится с исходных 100% до 80%), быстрое или быстрое время зарядки и удельную мощность (максимальный ток нагрузки, который аккумулятор может обеспечить в течение очень короткого промежутка времени. ). Еще одним критерием выбора типа батареи, который тесно связан с плотностью энергии, является удельная энергия батареи.

Удельная энергия — это плотность энергии как функция времени, измеряемая в ватт-часах на единицу массы. Удельная энергия важна, потому что она влияет на количество аккумуляторов, необходимых для конкретного применения, и, в свою очередь, на массу или вес аккумуляторов, которые транспортному средству необходимо нести на борту, чтобы в конечном итоге обеспечить определенный запас хода только для электричества.Это наиболее важный фактор для электромобилей, поскольку он определяет их общий диапазон, но не столь критичный для электромобилей, которые несут большую часть своей энергии в виде газообразного или жидкого топлива. Вместо этого для HEV критическим параметром при выборе батареи становится удельная мощность батареи.

Поскольку HEV используют два разных источника энергии, потребности в энергии от батарей намного меньше, чем у электромобилей. Поскольку гибриды обычно зависят только от электрической энергии, накопленной на борту, для обеспечения мощности для ускорения и подъема на холм, требуются батареи с высокой удельной мощностью и меньшей массой.Удельная мощность — это мощность на единицу массы, поэтому способность батареи обеспечивать высокое потребление тока в течение коротких периодов времени с меньшим весом является желаемой целью для HEV. Справа показана диаграмма, в которой сравнивается удельная мощность батарей разных типов. В настоящее время информация о литиевых батареях отсутствует.

Зарядные устройства для аккумуляторов восполняют энергию, потребляемую электромобилем, так же, как бензонасос заправляет бензобак. Одно существенное отличие состоит в том, что оператор электромобиля может полностью зарядить автомобиль за ночь дома, а не заправляться на заправочной станции.Зарядное устройство для аккумуляторов — это устройство, которое преобразует переменный ток, распределяемый электрическими предприятиями, в постоянный ток, необходимый для подзарядки аккумулятора.

К началу

Батарейная память

Часто слышно, что у батарейки есть память. Когда о «памяти» говорят в одном предложении с батареями, это означает, что батарея не достигла заявленной емкости. Если заявленная емкость аккумулятора составляет 100 ампер-часов, а напряжение отсечки постоянно достигается, когда после зарядки было израсходовано только 80% или 80 ампер-часов, это часто называют эффектом памяти.Есть много мнений по поводу того, есть ли у батареек память. Использование термина «память» для описания потери емкости, вероятно, является источником путаницы. Батарея может работать постоянно плохо, ее разрядная емкость находится в пределах от 2% до 3% во время каждого цикла разрядки. А вот батарейки из «памяти» так не достают. Это несколько разных причин плохой работы, и, как правило, ответственность за этот эффект лежит на смотрителе аккумулятора.

Некоторые из наиболее распространенных причин проблем с производительностью, которые приписываются эффекту «памяти»:

1.Неправильная зарядка, т. Е. Постоянная перезарядка или недозаряд
2. Превышение пороговых значений температуры аккумулятора во время зарядки или разрядки

Так что же случилось с аккумулятором, который испытывает эффект «памяти»? Из-за различных типов батарей и используемых химикатов не существует единого общего термина, который можно было бы использовать для описания причин плохой работы всех батарей. Однако известно, что высокие температуры изменяют молекулярные структуры задействованных химикатов, что может привести к более высокому внутреннему сопротивлению внутри батареи, что приводит к снижению напряжения.Недозаряд может привести к накоплению сульфата свинца на пластинах свинцово-кислотных аккумуляторов, что также увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора, поскольку токи сужаются и не могут проходить через всю поверхность пластин. Перезарядка может иметь тот же эффект, что и высокая температура, изменяя кристаллическую структуру химических веществ внутри батареи.

Можно ли стереть «память» батареи? В большинстве случаев ответ — «да». При правильном выполнении нескольких циклов зарядки / разрядки эффект памяти может быть разрушен, и емкость аккумулятора вернется к исходному значению.Однако в некоторых случаях, если батарея плохо обслуживалась в течение длительного периода времени (месяцев), возможно, что произошло необратимое повреждение, а срок службы и емкость батареи определены и не могут быть исправлены.

Типы зарядки

Существует несколько различных типов зарядных устройств в зависимости от способа управления скоростью зарядки.

Постоянное напряжение

Приложено постоянное напряжение, и ток течет в батарею (максимальный ток возникает, когда батарея полностью разряжена, и снижается до низкого, когда батарея почти заряжена.) Электроника с зарядками постоянного напряжения относительно проста, поэтому эти типы зарядных устройств, как правило, дешевле.

К началу

Комбинация постоянного тока / постоянного напряжения

Цикл заряда начинается с высокого постоянного тока до тех пор, пока напряжение не достигнет установленного значения, затем переходит в режим управления постоянным напряжением. Это наиболее совершенный из основных типов зарядных устройств для аккумуляторов, который обычно увеличивает срок службы аккумулятора за счет уменьшения нагрева во время процесса зарядки.Эти зарядные устройства также имеют тенденцию повышать производительность аккумулятора.

Импульсная зарядка

Один из передовых методов зарядки, оцениваемых в настоящее время, исключает необходимость постоянного тока и / или постоянного напряжения с помощью «пульсирующего» напряжения. Применяется серия очень сильных импульсов тока и напряжения до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет заданного значения. Основным преимуществом импульсного зарядного устройства является значительное снижение тепловыделения, что позволяет зарядному устройству работать при высоком уровне напряжения, даже когда аккумулятор почти полностью заряжен.Кроме того, уменьшение тепла приводит к уменьшению «потерянной» энергии. Таким образом, импульсная зарядка может значительно сократить время зарядки и более энергоэффективна.

Несмотря на то, что существует множество типов зарядных устройств для аккумуляторов, производитель транспортного средства предоставит или порекомендует подходящее зарядное устройство для аккумуляторов в электромобиле.

К началу

Расположение зарядного устройства / варианты соединения

Зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей

могут быть бортовыми (в электромобиле) или за бортовыми (в фиксированном месте).Как и у многих других вариантов, у обоих типов есть свои преимущества и недостатки. Если зарядное устройство установлено на борту, аккумуляторы можно заряжать в любом месте, где есть электрическая розетка. Недостатком бортовых зарядных устройств является ограничение их выходной мощности из-за ограничений по размеру и весу, продиктованных конструкцией транспортного средства. Выходная мощность внешних зарядов ограничена только способностью аккумуляторов принимать заряд. Хотя владелец электромобиля может сократить время, необходимое для зарядки аккумуляторов с помощью мощного внешнего зарядного устройства, возможность зарядки в разных местах ограничена.

К началу

Способы зарядки

Существует два основных метода соединения, используемых для завершения соединения между электросетью, зарядным устройством и автомобильным разъемом. Первый — это традиционная вилка (называемая токопроводящей муфтой). При таком подключении оператор электромобиля подключает свой автомобиль к соответствующей розетке (например, на 110 или 220 вольт), чтобы начать зарядку. Этот тип сцепления может использоваться с зарядным устройством в автомобиле (на борту) или вне автомобиля (вне автомобиля).

Второй тип связи называется индуктивной связью. В этом типе сцепления используется лопасть, которая вставляется в розетку на автомобиле. Вместо того, чтобы передавать мощность по прямому проводному соединению, мощность передается за счет индукции, которая представляет собой магнитную связь между обмотками двух отдельных катушек, одна в лопасти, а другая установлена ​​в транспортном средстве.

Индуктивная зарядка

Индуктивное зарядное устройство не имеет прямого электрического соединения с автомобилем.Атмосферостойкая лопасть передает энергию на порт зарядки автомобиля через магнитное поле. Зарядные устройства для внедорожников Delco представляют собой безопасную и простую в использовании систему зарядки электромобилей. Вставка зарядного устройства — это все, что требуется для начала зарядки. Зарядку можно прекратить в любой момент, сняв переходник. Двунаправленная связь и встроенная диагностика обеспечивают безопасное соединение и предотвращают движение автомобиля при подключении.

Проводящая зарядка

В проводящем зарядном устройстве энергия передается транспортному средству через контакт металл-металл.Разъем, например AVCON (слева), надежно соединяет источник питания и порт зарядки автомобиля.

К началу

Уровни заряда

Зарядные устройства

также классифицируются по уровню мощности, которую они могут обеспечить для аккумуляторной батареи:

Уровень 1 — Обычный бытовой тип цепи, рассчитанный на 120 вольт / переменный ток и на 15 ампер.

Зарядные устройства

первого уровня используют стандартное бытовое трехконтактное соединение и обычно считаются портативным оборудованием.

Уровень 2 — Оборудование для питания электромобилей с постоянной проводкой, используемое специально для зарядки электромобилей, рассчитанное на напряжение до 240 вольт / переменного тока, до 60 ампер и до 14,4 киловатт.

Уровень 3 — Постоянно подключенное оборудование для электропитания электромобилей, используемое специально для зарядки электромобилей и имеющее номинальную мощность более 14,4 киловатт. Зарядные устройства для быстрой зарядки относятся к уровням 3. Однако не все зарядные устройства уровня 3 считаются устройствами быстрой зарядки. Это зависит от размера аккумуляторной батареи, которую необходимо зарядить, и от того, сколько времени требуется для зарядки аккумуляторной батареи.Зарядное устройство можно считать быстрым зарядным устройством, если оно способно заряжать аккумуляторную батарею среднего электромобиля за 30 минут или меньше.

К началу

Управление батареями

При таком большом количестве зарядных устройств и способов зарядки существовала необходимость контролировать состояние заряжаемых и разряжаемых аккумуляторов. Были разработаны системы управления батареями (BMS), которые управляются микропроцессором, что позволяет программировать алгоритмы заряда в системе практически для всех различных типов батарей.Эти системы контролируют энергию, потребляемую транспортным средством во время движения, а также температуру, напряжение отдельных ячеек и общее напряжение блока. Тот же самый процесс контролируется в обратном порядке во время зарядки, создавая страховочную сетку в случае проблем с одной ячейкой в ​​аккумуляторном блоке.

При существующих электромобилях и зарядных устройствах для зарядки аккумуляторной батареи электромобиля обычно требуется от нескольких часов до ночи. Время, необходимое для перезарядки аккумуляторов электромобилей, зависит от общего количества энергии, которое может храниться в аккумуляторной батарее, а также от напряжения и тока (т.е., мощность) от зарядного устройства.

Новые разработки в области подзарядки аккумуляторов сокращают время, необходимое для зарядки аккумуляторов электромобилей, до 10-15 минут. Например, импульсные зарядные устройства для аккумуляторов продемонстрировали, что аккумуляторный блок электромобиля можно зарядить менее чем за 20 минут, не повредив его. Когда эта технология будет полностью развернута, электрические зарядные станции, аналогичные заправочным станциям, позволят оператору электромобиля быстро перезарядить аккумуляторную батарею.

Эта новая технология зарядного устройства в сочетании с усовершенствованными аккумуляторами с запасом хода до 200 миль между подзарядками предоставит водителю электромобиля такую ​​же свободу передвижения по дороге, которой в настоящее время пользуются современные водители автомобилей с бензиновым двигателем.

К началу

Принадлежности (электрические стеклоподъемники, обогреватель, воздушный, гидроусилитель руля и т. Д.)

Электромобиль поддерживает те же дополнительные функции, что и транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. Эти аксессуары включают радио, освещение, отопление и кондиционер, гидроусилитель руля, а для более крупных транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, — воздушную систему.Однако способ, которым эти устройства получают питание, очень отличается. Двигатель внутреннего сгорания оборудован генератором на 12 вольт. Источником тепла для автомобиля является система охлаждения двигателя. Кондиционер и гидроусилитель руля выполняются с помощью системы ремня и шкивов, которая взаимодействует с насосом для гидроусилителя руля и компрессором для кондиционирования воздуха. Поскольку в электромобилях не используется двигатель, были разработаны альтернативные методы работы с электромобилями.

Дополнительная система на 12 В, которая подает питание на такие устройства, как фонари, радио, систему стеклоочистителей и омывателей, электрические стеклоподъемники и дверные замки или любое другое электрическое устройство на транспортном средстве, потребляет энергию от основной тяговой батареи.Вспомогательная система не работает на том же уровне напряжения, что и тяговая система (система, которая обеспечивает питание колес), а вместо этого понижается с диапазона напряжения 324-216 В постоянного тока до 12 В постоянного тока с помощью устройства, называемого Преобразователь постоянного тока в постоянный.

Существует несколько различных методов обогрева электромобиля. Один из первых применявшихся методов был известен как нагрев «сопротивлением». Сопротивление нагрева осуществляется с помощью нагревательного элемента, аналогичного нагревательным элементам на плите или в духовке.Нагревательный элемент нагревается, когда подается электричество, и вентилятор обдувает элемент, чтобы рассеять тепло. К недостаткам этого метода можно отнести безопасность и эффективность. Тепловые элементы потребляют большое количество энергии. Другие альтернативные методы нагрева включали использование нагревателей, которые сжигали чистое топливо, такое как жидкий пропан или сжатый природный газ. В прошлом для охлаждения электромобилей использовалась стандартная технология кондиционирования воздуха, аналогичная домашним кондиционерам, устанавливаемым на окна.Эти кондиционеры были эффективны, хотя и неэффективны. Последние разработки в области силовой электроники позволили производителям автомобилей установить в электромобили эффективный реверсивный тепловой насос, который может охлаждать или нагревать.

Усилитель рулевого управления на электромобиле достигается путем добавления односкоростного двигателя постоянного тока и контроллера двигателя. Двигатель соединен с насосом гидроусилителя рулевого управления через шестерни или систему ремня и шкива. Задача контроллера мотора — поддерживать постоянную скорость вращения мотора при различных нагрузках.В воздушной системе на больших грузовиках и автобусах используется та же методика с двигателем постоянного тока, вращающим вал воздушного компрессора. Здесь важно понимать, что двигатели постоянного тока включаются и остаются включенными только в том случае, если транспортному средству требуется пневматический или усилитель рулевого управления. Если автомобиль остановлен, усилитель рулевого управления не нужен, и двигатель рулевого управления с усилителем отключится. Когда воздушные баки заполнены, этот двигатель также отключается.

.