Характеристики автомобильного аккумулятора - на что нужно обратить внимание? NiMH аккумуляторы, их тренировка и восстановление Как узнать максимальный ток аккумулятора

Давайте заглянем в кулуары компании и зададим несколько вопросов инженеру компании, поставляющей на российский рынок одни из лучших AGM и GEL аккумуляторов.

– Здравствуйте, Михаил, расскажите, пожалуйста, о технологии изготовления и особенностях аккумуляторов Delta

Здравствуйте, Сергей! Большинство серий аккумуляторов DELTA изготавливаются по технологии AGM (Absorber Glass Mat – прим. ред.). Данная технология позволяет избавиться от использования электролита в жидком состоянии. В аккумуляторах AGM технологии используется сепаратор (разделитель свинцовых пластин – прим. ред.), выполненный из стекловолоконного материала, обладающим коэффициентом впитывания 10-11 к 1 по весу, и пропитанный электролитом.

Электроды компонуются поочередно, перемежаясь абсорбером-сепаратором, и плотно спрессовываются в элемент аккумуляторной батареи. Прессовка предотвращает осыпание пластин. Всё это дает AGM АКБ устойчивость к вибрациям, позволяет существенно увеличить срок службы батарей и, при желании, эксплуатировать аккумулятор не только в вертикальном положении (вверх дном не рекомендуется – прим. ред.). Теперь не надо доливать воду в электролит для достижения необходимой концентрации, AGM батареи являются необслуживаемыми. Выделяемые газы – водород, кислород рекомбинируют внутри корпуса и не покидают батарею.

– А как обстоят дела с гелевыми батареями?

В сериях (серии GX, GSC – прим. ред.), в качестве электролита используется композитный гель, обеспечивающий устойчивость аккумуляторов к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность.

– Какой максимальный зарядный ток без вреда для срока службы АКБ можно использовать для аккумуляторов серий DTM, HR, HRL, GX?

Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, выполненных по технологии AGM (DTM, HR, HRL ), ограничение по току при заряде постоянным напряжением составляет 30% от номинальной емкости при десятичасовом разряде, т.е. 0,3 С10 [А]. Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, выполненных по технологии GEL, данное значение составляет 0,2 С10 [А]. Например, для аккумуляторной батареи Delta HRL 12-100 номинальная емкость при десятичасовом разряде составляет 100 Ач, а максимальный ток заряда не должен превышать 0,3×100 Ач = 30 А. Для аккумуляторов Delta всех серий данные параметры приведены в документации.

– Чем принципиально с точки зрения потребителя различаются между собой серии HR и HRL?

Основным принципиальным различием, с точки зрения потребителя, между сериями АКБ и является срок службы батареи. Для АКБ серии HR проектный срок службы составляет 5 лет в буферном режиме, а для батарей серии HRL данные параметр находится на уровне 10-12 лет.

Для 3-х старших моделей серии HR срок службы составляет также 10 лет. Основные отличия в том, что технологически в HRL применяются дополнительные агенты (специальные химические компоненты, добавляемые в состав активной массы электродов – прим. ред.) для повышения устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов и снижения скорости коррозии и деградации элементов при воздействии этих факторов. Т.е. в идеальных условиях три старших модели HR проработают столько же или почти столько же, как и HRL. Но при появлении стресс-факторов: несоблюдение температурных режимов эксплуатации, превышение допустимой величины тока заряда, глубокий разряд, хранение в разряженном состоянии и т.п. , разница станет очевидной и отразится на скорости старения и как следствие – на сроке эксплуатации батареи.

Плюс к этому, серия HRL обладает повышенной энергоотдачей на коротких разрядах.

– Есть ли какое-либо преимущество у серии HR над DTM при разрядах длительностью выше 2 часов?

Серия DTM является универсальной и используется как в слаботочных системах, так и в системах бесперебойного питания. Серия HR относится к линейке DELTA UPS Series, разработанной специально для использования в источниках бесперебойного питания. Принципиален следующий аспект: смещаясь от серии к серии «вверх по ступенькам» от младшей к старшей (DTM-> DTM-L>HR->HR-W->HRL->HRL-W), происходит ряд изменений в технологической составляющей, т.е. применяются дополнительные присадки, агенты и иные недешевые модификаторы, способные повышать не только разрядные характеристики в определенных диапазонах, но также влияющие на устойчивость к коррозии в частности и деградации элементов в общем.

– Расскажите, пожалуйста, подробнее о деградационных процессах.

Хорошо! К таким процессам можно отнести:

• Коррозию решетки положительного электрода – протекание реакции с образованием сульфата свинца вследствие прямого контакта положительной активной массы с материалом решетки. При правильном сочетании состава сплава, концентрации кислоты и температуры эксплуатации скорость разрушения может существенно снижаться. При коррозии решетки положительного электрода увеличивается переходное электросопротивление на границе решетки с активной массой, снижающее емкость батареи.
• Деградация активной массы положительного электрода вызывается электрическими и химическими процессами при работе АКБ в циклическом режиме. Приводит к разрыхлению активной массы, потери контакта частиц с основной массой и исключение их из участия в основной реакции заряд/разряд.
• Сульфатацию – процесс образования сернокислого свинца на катоде и аноде. По ряду причин, таких как: глубокий разряд, хронический недозаряд – низкое напряжение заряда, хранение без подзаряда, высокие температуры не подлежащего восстановлению при заряде.
• Высыхание – потеря воды электролитического раствора. Потеря воды в герметизированных системах происходит при сбросе избыточного давления, возникающего вследствие ускоренного образования водорода и кислорода при несоблюдении правил эксплуатации батареи.
• К возможным последствиям старения аккумуляторной батареи также относятся осыпание активной массы пластин и короткое замыкание.

– У АКБ серии HRL-W в наименовании фигурируют ватты, почему не АЧ? Как правильно сделать расчет ёмкости таких АКБ?

В названии моделей батарей серии HRL-W (АКБ с увеличенной энергоотдачей) указана мощность разряда [Вт/Элемент] при 10-минутном разряде для повышения оперативности во время проведения расчетов времени автономной работы потребителя в системах бесперебойного электроснабжения. Имея в названии этот показатель можно провести оценочный расчет, не обращаясь к разрядным таблицам, и оперативно подобрать модель. При этом очень удобно, что емкости батарей DELTA данной серии указаны в маркировке батарей, в отличие от ряда производителей, которые используют данный прием без указания емкости.

Технологически возможно достичь повышения энергоотдачи [Вт/Элемент] при коротких разрядах, одновременно уменьшая количество свинца, снижая себестоимость, но при этом и уменьшая срок службы батареи и ее емкость при десятичасовом разряде. Недобросовестные производители AGM батарей могут пользоваться таким приемом.

Емкость таких батарей следует уточнять в дата-листе к аккумулятору.

– Какое предельно низкое остаточное напряжение на AGM и GEL АКБ следует устанавливать в настройках инвертора для корректной и длительной работы аккумулятора в случае редких разрядов.

Величина рекомендованного предельного напряжения окончания разряда (остаточное напряжение) зависит от тока разряда: Чем меньше ток, тем больше значение напряжения отключения потребителя. Так например при разряде 0,2С-ном и менее не желательно регулярно разряжать батарею ниже 1,8ВЭл. А при разрядах большими токами 1С-ном и более допустимо снижаться до значения напряжения отключения потребителя 1,6-1,65 В/эл.

Разрядные характеристики

Например, АКБ при разряде током свыше 100 А не рекомендовано разряжать больше, чем до уровня 9,6 В , а при токах разряда меньше 20 А рекомендованный уровень остаточного напряжения составляет 10,8 В

– Некоторые производители заявляют о возможности работы своих AGM аккумулятора при температурах до -60 градусов. Как вы это прокомментируете?

При температуре окружающей среды -60С° полноценной работоспособности без подогрева свинцово-кислотных батарей добиться не получится. Это связано со снижением эффективности протекания химических процессов. Необходимо помнить: чем больше ток разряда при работе в отрицательных температурах, тем более существенна потеря емкости. Т.е. потеря емкости при разряде током 1С-ном и 0,1С-ном может отличаться в 5-6 раз. Гораздо сложнее при такой температуре зарядить батарею. Например, уже при -30С° емкие батареи типа OPzV практически не потребляют ток заряда.

Т.к. зарядить при низких температурах без предварительного подогрева батареи крайне сложно, а иногда не возможно, возникает риск замерзания электролита. Например, в заряженном состоянии плотность электролита составляет 1,26 – 1.3 г/см³, при такой плотности температура замерзания -60°C, а при полностью разряженной АКБ концентрация составит 1,18 – 1,22 г/см3 и температура замерзания – от минус 22 до минус 40°С.

При замерзании электролит увеличивается в объеме (плотность в твердом состоянии ниже) и как следствие происходит повреждение пластин и даже корпуса. Лучше при отрицательных температурах будут себя чувствовать батареи с более тонкими электродами, число которых будет больше чем у AGM стационарных батарей (например, стартерные АКБ). Это связано с большей суммарной площадью поверхности электродов, т.е. большим объемом активной массы, вступающей в реакцию. Но тонкие пластины не могут обеспечить устойчивость к коррозии, т.к. их толщина меньше, то и деградируют они быстрее. И как следствие приходится выбирать: лучшие разрядные характеристики или больший срок службы.

Краткий итог простыми словами:

• Во-первых, при разряде уменьшается концентрация электролита, что повышает температуру его замерзания, которое может привести к повреждению корпуса АКБ (возможность разряда без замерзания электролита на 10-15%).
• Во-вторых, если АКБ разряжать не сильно, до состояния, когда электролит еще не замерзает, то зарядить его уже не представляется возможным, в виду многократного замедления протекания химических реакций. Это означает, что при температуре эксплуатации минус 60°С аккумулятор становится одноразовым.

– При работе с ИБП или инверторами нужно ли производить тренировочные циклы? Если да, как часто и до какой глубины следует разряжать аккумуляторы?

Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ) – это операция, позволяющая, в первую очередь, определить остаточную емкость аккумуляторных батарей. КТЦ требуется проводить для получения более точного понимания состояния батарей и своевременного проведения замены. КТЦ проводится путем полного заряда АКБ с последующим разрядом фиксированным по величине током, равным 10% от номинальной емкости. Фиксируется время разряда. Величина остаточного напряжения при десятичасовом разряде указана в документации и обычно составляет 1,8 В/Эл. По времени разряда определяется остаточная емкость батареи.

Перед эксплуатацией свинцово-кислотных АКБ рекомендуется производить выравнивающий заряд. Выравнивающий заряд применяется, когда есть разброс по напряжению на аккумуляторах (элементах или моноблоках) – более +/-1%. Разброс может возникнуть как между АКБ в одной цепи, так и между элементами одного АКБ в условиях глубокого разряда или хронического недозаряда. Недозаряженный АКБ, включенный последовательно в цепь с другими АКБ, разрядится быстрее, не отдаст заявленную энергию и подвергнется воздействию деградационных процессов, связанных со слишком глубоким разрядом. Соответственно, при заряде цепи АКБ «переразряженный» аккумулятор не восстановит свой заряд на 100% и со временем начнет пагубно влиять на состояние АКБ всей цепи, которые также будут подвергаться слишком глубокому разряду. Во избежание данной ситуации необходимо перед вводом системы в эксплуатацию провести выравнивающий заряд цепи аккумуляторных батарей.

Выравнивающий заряд проводится повышенным постоянным напряжением (Не выше 14,4 В) не более 48 часов до момента, когда ток заряда остается неизменным в течение 2 часов. При превышении максимальной температуры батареи в 50 °С заряд следует приостановить на пару часов для охлаждения АКБ.

На наши вопросы отвечал Михаил Фролов, инженер по АКБ Delta

В настоящий момент свинцово-кислотные АКБ являются наиболее распространенными. На рынке представлено огромное множество производителей таких батарей. Каждый производитель стремится улучшить параметры своей продукции и прикладывает к этому много усилий. Но, при несоблюдении рекомендованных параметров и условий эксплуатации, могут быть испорчены даже самые неприхотливые и надежные модели свинцово-кислотных АКБ. Правильная эксплуатация может существенно продлить срок эксплуатации даже недорогих АКБ (таких, как серия Delta DT). Хотя AGM батареи и являются необслуживаемыми, всё же внимание им стоит уделять.

– Спасибо за развернутые ответы, Михаил!

Пожалуйста! Будут вопросы – обращайтесь!

Для нормальной работы любого аккумулятора нужно всегда помнить «Правило «Трёх П» :

1. Не перегревать!
2. Не перезаряжать!
3. Не переразряжать!

Для вычисления времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора или батареи из нескольких элементов можно использовать следующую формулу:

Время зарядки (ч) = Емкость аккумулятора (мАч) / Сила тока зарядного устройства (мА)

Пример:
Мы имеем аккумулятор с ёмкостью 2000mAh. Ток заряда в нашем зарядном устройстве — 500mA. Делим ёмкость аккумулятора на ток заряда и получаем 2000/500=4. Это означает, что при токе в 500 миллиампер наш аккумулятор с ёмкостью 2000 миллиамперчасов будет заряжаться до полной ёмкости 4 часа!

А теперь более подробно про правила, которые нужно стараться соблюдать, для нормальной работы никель-металл-гидридного (Ni-MH) аккумулятора:

1. Храните Ni-MH аккумуляторы с небольшим количеством заряда (30 — 50% от его номинальной ёмкости).
2. Никель-металлогидридные аккумуляторы более чувствительны к нагреву, чем никель-кадмиевые (Ni-Cd), поэтому не перегружайте их. Перегрузка может отрицательно сказаться на токоотдаче аккумулятора (способности аккумулятора держать и выдавать накопленный заряд). Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией «Delta Peak » (прерывание заряда аккумулятора по достижению пика напряжения), то вы можете заряжать аккумуляторы практически без риска перезарядки и разрушения оных.
3. Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы после покупки можно (но не обязательно!) подвергать «тренировке». 4-6 циклов заряда/разряда для аккумуляторов в качественном зарядном устройстве позволяет достичь придела ёмкости, которая была растеряна в процессе перевозки и хранения аккумуляторов в сомнительных условиях после выхода с конвейера завода-производителя. Количество подобных циклов может быть совершенно разным для аккумуляторов от разных производителей. Качественные аккумуляторы достигают предела ёмкости уже после 1-2 циклов, а аккумуляторы сомнительного качества с искусственно завышенной ёмкостью не могут достигнуть своего предела и после 50-100 циклов заряда/разряда.
4. После разряда или заряда старайтесь дать остыть аккумулятору до комнатной температуры (~20 o C). Заряд аккумуляторов при температурах ниже 5 o C или выше 50 o C может значительно отразиться на сроке службы батареи.
5. Если хотите разрядить Ni-MH аккумулятор, то не разряжайте его менее, чем до 0.9В для каждого элемента. Когда напряжение никелевых аккумуляторов падает ниже 0.9В на элемент, большинство зарядных устройств, обладающих «минимальным интеллектом», не могут активировать режим заряда. Если Ваше зарядное устройство не может опознать глубоко разряженный элемент (разряженный менее 0.9В), то стоит прибегнуть к помощи более «тупого» зарядника или подключить аккумулятор на короткое время к источнику питания с током 100-150мА до достижения напряжения на аккумуляторе 0.9В.
6. Если вы постоянно используете одну и ту же сборку из аккумуляторов в электронном устройстве в режиме дозаряда, то иногда стоит разряжать каждый аккумулятор из сборки до напряжения 0,9В и производить его полный заряд во внешнем зарядном устройстве. Подобную процедуру полного циклирования стоит производить один раз на 5-10 циклов дозаряда аккумуляторов.

Таблица заряда типовых Ni-MH аккумуляторов

Данные в таблице актуальны для полностью разряженных аккумуляторов

Рассмотрим маркировку LiPo аккумуляторных батарей на примере батареи, на которой имеются следующие надписи:

• 3000 - емкость в мАч (mAh);
• 11,1 В - номинальный вольтаж;
• 3S - количество и порядок соединения банок (отдельных аккумуляторов, из которых собрана батарея) - это означает, что батарея соединена последовательно из 3-х аккумуляторов, то есть емкость батареи будет 3000мАч, а напряжение будет 3,7х3 = 11,1В;
• 20С - ток разряда (на аккумуляторе 3000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*3000=60000 мА=60А).

Напряжение

На аккумуляторах вместо напряжения пишут количество банок.

Напряжение одной банки равно 3,7 В. Соответственно 3 банки равны 11,1 В.

Количество банок обозначается буквой S .

Ток разряда

Обозначается буквой C и числом коэффициентом емкости.

Пиковый ток разряда

Ток, который аккумулятор может отдавать короткий промежуток времени (который тоже указан в характеристиках). Обычно это 10-30 с.

Обозначается так же как и ток разряда, вторым числом.

Емкость

Обозначается в мАч (миллиампер-час). 1000 мА/ч = 1 А/ч.

Зарядка аккумуляторов.

LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток батареи 1000 мАч - Ампер. Для батареи 2200 - будет 2.2 ампера и тд.
Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля мы настоятельно рекомендуем подключать балансировочный разъем всегда ! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!
Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим "хранение".

На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Эксплуатация.

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется - может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Мы используем з или . Также рекомендуем применять . Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит - то пора на посадку.
При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго!
Сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.

Подготовка к работе.

Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто - просто зарядите ее и все! :)
Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать - делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.
Если вы заряжаете в поле, то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С. По идее их можно заряжать током 33 Ампера!
Зарядник имеет максимум 5А, но и это позволит сократить зарядку с 50 минут до 20! (аккумулятор 1000 мАч)

Для безопасной эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо придерживаться следующих правил:

• Не создавать цепь короткого замыкания между клеммами батареи, поскольку значительный ток короткого замыкания заряженной батареи способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог.
• Не хранить аккумуляторные батареи в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и батареи значительно снижают свою емкость.
• Подключать аккумуляторную батарею в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Заряженная батарея имеет значительный запас энергии и способна при неправильном подключении вывести устройство из строя.
• Не вскрывать корпус батареи. Содержащийся внутри гелеобразный электролит способен вызвать химический ожог кожи.
• Утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы.

Технические характеристики

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: — 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 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 2000 Ач.

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 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 . 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.

Срок службы аккумуляторов

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.

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

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».