Номинальное напряжение аккумулятора автомобиля: цифры, которые необходимо выучить наизусть

Содержание

Напряжение автомобильного аккумулятора — ElectrikTop.ru

Автомобиль не поедет не только без топлива, но и без исправного аккумулятора. Ситуация, когда горе-водитель пытается завести транспортное средство, а стартер не проворачивается, случается сплошь и рядом. Хорошо если это случилось в населённом пункте, где ваше авто подтолкнут, а если где-нибудь на просёлочной дороге, по которой проезжают раз в несколько дней, а на экране мобильного периодически выскакивает надпись, что не удаётся найти оператора – приятного мало. Чтобы такого не случилось нужно поддерживать АКБ в полной боеготовности. Основным критерием нормального функционирования является напряжение на аккумуляторе.

Основные характеристики, по которым можно проверить исправность аккумулятора

Теперь давайте попытаемся разобраться, как же взаимосвязаны основные параметры АКБ. Напряжение аккумулятора автомобиля напрямую зависит от плотности электролита. При разряде батареи происходит выделение воды из электролита, являющейся частью (до 64 %) раствора жидкости. Из-за этого процесса падает плотность электролита. При зарядке АКБ происходит обратный процесс: поглощение воды ведет к повышению концентрации серной кислоты, в итоге чего плотность электролита растет.

Средний срок службы АКБ – 5 лет. При полной разрядке, проходят необратимые химические процессы, которые повернуть вспять уже не удастся. Поэтому нужно хотя бы 2 раза в неделю проверять напряжение автомобильного аккумулятора и плотность электролита. Почему кислотные, ведь существуют и щелочные аккумуляторные батареи? Кислота более сильный ионизатор. Если поместить на плюс щёлочь, то при высоком напряжении щелочного аккумулятора 13 В и более возможен пробой диэлектрика, так как добавляется агрессивное химическое воздействие.

Плотность электролита, второй после напряжения параметр, по которому проверяется работоспособность АКБ. Эта характеристика, незаменимая при отрицательных температурах. Ведь чем больше плотность, тем больше морозостойкость электролита. Плотность зависит от заряда АКБ и от соотношения компонентов электролита. Должно быть 33–36% серной кислоты на 64-67% воды. Плотность электролита исправного, полностью заряженного аккумулятора должна составлять 1,27 г/см3, тогда электролит будет замерзать при температуре -60С. Если плотность после полной зарядки аккумулятора составляет 1,2 г/см3 и меньше, значит, АКБ, как говорится, работает на последних парах и нуждается в немедленной замене.

Аналогичная плотность электролита при уровне зарядки автомобильного аккумулятора 56%. В данном случае электролит замерзает при температуре -27C. Плотность электролита измеряется ареометром. Правда, только на обслуживаемых аккумуляторах. А что если АКБ неразборная? Проверить плотность не удастся. Однако есть более простой и не менее надёжный способ проверить работоспособность аккумуляторной батареи своего авто – измерить напряжение АКБ.

Напряжение расскажет об аккумуляторе всё

Существуют следующие разновидности напряжения аккумулятора.

Номинальное – напряжение на клеммах равно 12 В.
Напряжение заряженного автомобильного аккумулятора без нагрузки, в зависимости от производителя и зарядного устройства при разомкнутой электрической цепи напряжение на клеммах 12,6–12,9 В. В новой батарее.

Саморазряд вследствие многих причин (спровоцированный, эксплуатационный и.т.д.). После установки на автомобиль разница в 0,2 В. – норма.
Напряжение под нагрузкой. В новой батарее падение напряжения под нагрузкой в 100 А не должен превышать 1,8 В.

Важно! Хороший аккумулятор должен выдавать пиковую силу тока 300 А. и более, при этом спад напряжения не должен быть ниже 8.5 В. Дело в том, что пусковая мощность стартера, особенно если двигатель не заводился длительное время может превышать 2,5 кВт лучше свинцового аккумулятора с этой задачей не справится ни кальциевый, ни другой, имеющий плюсовую пластину из металла, находящегося выше по таблице Менделеева. Ниже – находятся металлы с ярко выраженными радиоактивными свойствами. Да и напряжение свинцового стабильнее даже при окончании срока эксплуатации.

А как узнать степень надёжности по напряжению, не проверяя плотность электролита? Нормальное напряжение аккумулятора, при номинальной нагрузке, на холостом ходу 12,4 В. Но это не показатель надёжности. В полной мере аккумуляторную батарею можно протестировать при помощи нагрузочной вилки. Чтобы лишний раз не перегружать недешёвое оборудование, достаточно нагрузить АКБ на 100 А. На пятой секунде можно смотреть на показания вольтметра. Если аккумуляторная батарея практически не эксплуатировалась – значение должно быть не ниже 10,8 в. Если вольтметр или мультиметр показывает 9,74 – его срок службы подходит к концу, так что нужно срочно озаботиться о покупке новой АКБ.

Сильный спад напряжения может быть вызван и неполной зарядкой АКБ. Чтобы этот фактор не вносил путаницу в показаниях, соответственно, не испытывал нервы на крепость, нужно правильно зарядить аккумулятор.

Правильная зарядка АКБ

Напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора находится в пределах 12.9-13,1 вольт. Стоит ещё раз повториться, это только на клеммах. При подключении к автомобилю, даже если нет ни одного потребителя, может произойти спад напряжения, но не более чем на 0,2 В. Современные зарядные устройства для аккумуляторов имеют цифровое табло, на котором отображается напряжение в данный момент или процентное соотношение заряда. Со временем этим показателям доверять нельзя ведь металлическая пластина постепенно превращается в соль! Да и электролит может быть неоднороден. Как тогда знать, когда зарядка завершена? Всё зависит от выбранного вида зарядки.

Ускоренная зарядка. На батарею подаётся ток силой в 2 раза превышающий зарядную ёмкость батареи. При ёмкости 60А – это 120 А. Так называемая аварийная подзарядка, которая используется если срочно нужно куда-то ехать. К этой мере нужно прибегать в крайнем случае.
Максимальное возможное напряжение. Бытует мнение, что данный способ подзарядки восстанавливает «битые» АКБ. Но это «русская рулетка». Возможен процесс неравномерной ионизации, при котором будет утеряна значительная ёмкость.

Зарядное устройство заряжает батарею 20 часов – самый безопасный способ зарядки, который позволит использовать аккумулятор длительное время.

Важно! Напряжение зарядки не совпадает с напряжением, которое снимается с клемов после окончания оной. На ионизацию необходима дополнительная энергия, как правило на 25% больше, чем номинальная, которая будет отдана сетевым потребителям, соответственно, чтобы полностью зарядить аккумуляторную батарею с номинальным напряжением 12 В, необходимо напряжение 16 В.

Можно ли заряжать АКБ от генератора? Можно, но только не напрямую. Автомобильный генератор выдает переменный ток, соответственно, нужен дополнительный прибор, который выпрямит ток и сконвертирует напряжение в 16 В. Естественно, что практически во всех автомобилях данное оборудование установлено производителем.

Может ли бортовая сеть разрядить аккумулятор. А если да, то за какой временной промежуток? Чтобы ответить на этот вопрос нужно проделать некоторые подсчёты. Характеристики напряжения бортовой сети автомобиля можно игнорировать, ведь независимо от того, какое напряжение бортовой сети данной модели, подключается все на 12 В. Другое дело АКБ, с зарядной ёмкостью 20А может выдать 240 кВт, причём это один из самых малоёмкостных аккумуляторов.

Бортовой компьютер, аудиосистема на полную громкость, система климат контроля потребляют не более 2 кВт/ч. То есть, если суровой зимой в автомобиле будет поддерживаться комфортная температура и греметь музыка на всю округу, то малоёмкостного нового аккумулятора хватит на 5 суток бесперебойной работы.

Если все системы, в том числе и сигнализация, работают в экономрежиме, то в 10 раз дольше. Так что утверждение, что бортовая сеть за одну ночь разрядила аккумулятор не имеет под собой оснований. Скорее всего, АКБ разряжается по другой причине: токи утечки, загрязнение между клеммами, короткое замыкание между элементами и т.п.

инструкция по тесту рабочей АКБ

Для автомобильных аккумуляторов важнейший показатель — это напряжение. Именно оно учитывается при выборе подходящего источника энергии для любого транспортного средства. Низкое U аккумулятора автомобиля приводит к тому, что завести двигатель не получится. Это связано с тем, что пусковой ток должен быть высоким, а при низком уровне напряжения его может не хватать.

Нормальное напряжение АКБ

Практически все АКБ имеют показатель U в пределе 12,6−12,7 вольт. Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля обеспечивается исключительно при правильной эксплуатации и обслуживании источника питания.

Раньше на автомобилях устанавливали панель приборов, которая измеряла требуемый показатель. Сегодня проверить напряжение можно только при подключении АКБ к клеммам мультиметра. Специалисты рекомендуют проводить тестирование 1−2 раза в месяц, что исключает вероятность сильного износа. Номинальное значение U может зависеть от разных признаков.

В большинстве случаев новый аккумулятор для авто приобретается для обеспечения легкого старта двигателя. Для прокручивания коленчатого вала требуется кратковременный ток с U не менее 12 В. При меньшем показателе ДВС не завести.

Причины снижения показателя

При критическом падении значения напряжения использовать батарею будет невозможно. Во время движения при эффективном работе генератора она не заряжается. Чаще всего рабочее U аккумулятора автомобиля падает по следующим причинам:

Ресурс АКБ истек. При эксплуатации источника питания он изнашивается. Большинство моделей может прослужить в течение 4−7 лет, но с каждым месяцем емкость и напряжение будут падать. Именно поэтому старые автоаккумуляторы приходится заменять.

Неправильная работа генератора может привести к тому, что на батарею будет подаваться слишком высокое или низкое напряжение. Высокий показатель приводит к кипению электролита и уменьшению его количества, после чего начинают разрушаться пластины. Небольшие частицы пластин становятся причиной появления мостиков между пластинами, что приводит к короткому замыканию.
Имеется утечка тока. Некоторые проблемы с электрооборудованием и проводкой могут привести к появлению постоянной утечки даже при выключенном зажигании. При эксплуатации аккумулятора в подобных условиях падает емкость и снижается номинальное напряжение.
Источник электроэнергии не был рассчитан на оказанную нагрузку. Слишком высокая потребительская мощность становится причиной повреждения пластин. Поэтому следует выбирать аккумулятор в зависимости от объема мотора и оказываемой нагрузки.

Практически во всех случаях можно решить возникающие проблемы. При правильном подходе к вопросу можно восстановить значение номинального напряжения даже после длительной эксплуатации батареи.

Уровень U в зимний период

Обладатели дизельных автомобилей хорошо знакомы с ситуацией, когда при снижении температуры окружающей среды усложняется пуск. Это связано со следующим:

В качестве активного вещества, которое заливается между пластинами, используется электролит. Это вещество представлено смесью дистиллированной воды и кислоты. Низкая температура становится причиной кристаллизации жидкости, за счет чего повышается tt плотность и снижается емкость. Естественный процесс кристаллизации определяет то, почему при снижении температуры уменьшается скорость саморазряда.
При полном заряде устройства падение емкости не влияет на показатель силы тока. Именно поэтому снимать аккумулятор на зимний период при его хорошем техническом состоянии не нужно.

При необходимости можно провести обслуживание источника питания перед наступлением зимы. Аккумуляторный электролит можно приобрести или изготовить самостоятельно, а используется он для изменения показателя плотности. Восполнить емкость можно за счет добавления через специальные отверстия дистиллированной воды.

Снятие показателей

Перед замером показателей следует определить то, какое напряжение должно быть на аккумуляторе автомобиля. Во многих случаях основные показатели указываются на корпусе при маркировке. Для измерения U применяются специальные приборы. Рекомендуется выполнять тесты при температуре электролита около 25 градусов Цельсия.

Минимальное напряжение автомобильного аккумулятора проверяется следующим образом:

К источнику питания должна быть приложена определенная нагрузка. При этом нельзя использовать электрооборудование автомобиля, так как неисправность может привести к «смазыванию» снятых значений.
На применяемом тестере выбирается соответствующий режим работы. Для определения того, какой вольтаж должен быть на аккумуляторе, есть специальный режим применения нагрузочной вилки.
Красный контакт соединяют с плюсовой клеммой, черный с минусовой. Сразу после подведения щупов на дисплее должно отобразиться текущее значение.
Нагрузочная вилка применяется для имитации запуска двигателя. Нагрузка должна подаваться в течение 5 секунд. От того, как долго воздействует нагрузка, зависит напряжение, так как слишком высокая нагрузка приводит к постоянному уменьшению показателя.

При слишком высоком значении можно сделать вывод, что внутренняя конструкция батареи имеет серьезные конструктивные дефекты. Часто причиной тому являются случаи коротких замыканий. Слишком низкое напряжение указывает на то, что нужно провести обслуживание или заменить аккумулятор.

Признаки плохого заряда

Решить проблему с низким напряжением можно путем зарядки устройства. Признаков потери заряда не так много:

Некоторые двигатели можно завести даже при уровне заряда ниже половины. Проблемы возникают только в случае снижения температуры окружающей среды. Но проблему можно заметить уже в том случае, когда приходится держать ключ зажигания в течение нескольких секунд.
Некоторое оборудование транспортного средства применяется при выключенном двигателе. В этом случае все электричество забирается от установленной батареи. Тусклый свет фар и неправильная работа электрики указывают на необходимость проведения теста.
Механические дефекты корпуса также говорят о том, что нужно проверить основные показатели. Это связано с возможностью утечки электролита.

Проводить измерение посредством бортового компьютера транспортного средства не рекомендуется. Это связано с тем, что конечный результат может иметь существенную погрешность. Стоит учитывать, что отклонение всего в несколько десятых вольт может существенно отражаться на работе аккумулятора.

Особенности эксплуатации АКБ

При соблюдении основных рекомендаций по эксплуатации можно существенно продлить срок службы источника энергии. Если пластины аккумулятора не разрушаются, то напряжение остается постоянным. Основные рекомендации по эксплуатации АКБ следующие:

На момент запуска двигателя нужно отключить все сторонние потребители. Слишком высокая нагрузка, на которую не рассчитан аккумулятор, приводит к быстрому износу конструкции и выпариванию жидкости из электролита. Одна попытка пуска двигателя должна длиться не более 5−10 секунд. Более длительная нагрузка приводит к потере емкости и снижению напряжения. Если со второй попытки двигатель не запускается, нужно проверить его техническое состояние.
Периодически проверяется целостность проводки. Утечки в проводке становятся причиной быстрой разрядки АКБ. Замер тока утечки, как правило, проводится на станции технического обслуживания транспортных средств.
Зимой, при длительном движении по городским улицам на низкой скорости, генератор не вырабатывает достаточного количества для питания всей электрики и зарядки батареи. Именно поэтому рекомендуется проводить периодическую зарядку аккумулятора при помощи ЗУ. За счет подобной процедуры снижается вероятность полной разрядки батареи и падения напряжения, увеличивается эксплуатационный срок устройства.
Клеммы должны содержаться в чистоте. Различные загрязнения становятся причиной увеличения сопротивления, за счет которого разрядка происходит быстрее. Кроме этого, на поверхность не должна попадать вода, так как короткое замыкание практически сразу выводит из строя источник питания. Для очистки клемм используется ветошь и кальцинированная сода или аммиачная смесь.

На проверку напряжения уходит всего несколько секунд при использовании специального измерительного прибора. Именно поэтому рекомендуется проводить подобную процедуру периодически, что существенно продлевает срок службы источника энергии.

Напряжение аккумулятора автомобиля – как провести измерения и судить по ним о состоянии батареи. Сколько вольт показывает заряженный аккумулятор Минимальное напряжение аккумулятора для запуска

Содержимое

Основные характеристики, по которым можно проверить исправность аккумулятора

Напряжение расскажет об аккумуляторе всё

Существуют следующие разновидности напряжения аккумулятора.

Номинальное – напряжение на клеммах равно 12 В.
Напряжение заряженного автомобильного аккумулятора без нагрузки, в зависимости от производителя и зарядного устройства при разомкнутой электрической цепи напряжение на клеммах 12,6–12,9 В. В новой батарее.
Саморазряд вследствие многих причин (спровоцированный, эксплуатационный и.т.д.). После установки на автомобиль разница в 0,2 В. – норма.
Напряжение под нагрузкой. В новой батарее падение напряжения под нагрузкой в 100 А не должен превышать 1,8 В.

Правильная зарядка АКБ

Ускоренная зарядка. На батарею подаётся ток силой в 2 раза превышающий зарядную ёмкость батареи. При ёмкости 60А – это 120 А. Так называемая аварийная подзарядка, которая используется если срочно нужно куда-то ехать. К этой мере нужно прибегать в крайнем случае.
Максимальное возможное напряжение. Бытует мнение, что данный способ подзарядки восстанавливает «битые» АКБ. Но это «русская рулетка». Возможен процесс неравномерной ионизации, при котором будет утеряна значительная ёмкость.
Зарядное устройство заряжает батарею 20 часов – самый безопасный способ зарядки, который позволит использовать аккумулятор длительное время.

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

О ЧЕМ ГОВОРЯТ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК

Как проверить — знают многие, как должно быть — известно не всем.

Василий СИНЬКЕВИЧ, Валерий КИРСАНОВ, СКБ «Камертон» (Минск)

В наши дни проверку-диагностику электрических систем автомобиля не только в солидном автосервисе, но и во многих малых мастерских все чаще ведут специальными приборами-автотестерами. Конструкция их (равно как и цена) зависит от количества и точности измеряемых параметров. Для автолюбителей же предназначены простейшие приборы, измеряющие напряжение, ток, электрическое сопротивление, а также частоту вращения коленчатого вала. Выполнить эти измерения способны почти все, кто за рулем, а вот о чем говорят полученные данные, знает далеко не каждый.

Рассмотрим диагностику агрегатов электроснабжения автомобиля — аккумулятора и генератора. Чтобы оценить состояние батареи, к ее выводам подключаем автотестер (можно использовать и обыкновенный тестер-автометр). Для всех автомобилей напряжение на аккумуляторе без нагрузки (то есть без работающих потребителей) должно быть в среднем 12,6 В. Если оно меньше, аккумулятор частично разряжен или неисправен, а потому будет вращать стартер медленнее. О степени разряженности можно судить по приведенной таблице.

На СТО емкость аккумулятора оценивают с помощью нагрузочной вилки. Это, проще говоря, набор сопротивлений (шунтов), подключаемых к батарее.

Измеряя напряжение вольтметром автотестера, можно в качестве нагрузки включить габаритные огни и дальний свет. Ток разряда при такой нагрузке (проверено неоднократно) будет 5–6 А. Если при этом напряжение не падает ниже 11,5 В, батарея в порядке.

Напряжение на клеммах аккумулятора при пуске двигателя стартером не должно падать ниже 9,5 В. В противном случае неисправен стартер (потребляет очень много энергии). При этом чем он старше, тем сильнее окислены все его контакты — щеток, реле и т.п. В некоторых случаях из-за этого пусковой ток может достигать огромной величины — 150–200 А.

Кстати, об измерении тока. Обычно для этого амперметр включают в разрыв цепи. В автомобиле разрывать цепи нежелательно, да и не все приборы смогут зафиксировать такие большие значения, как при пуске двигателя. В мотортестерах применяют специальные, не требующие разрыва цепи накладные датчики. В них используют эффект изменения напряженности магнитного поля при прохождении тока определенной величины. Таким измерениям не мешает и изоляция проводов.

Продолжаем проверку. Пустив двигатель, контролируем напряжение на выводах аккумулятора и ток заряда. В работу включаются еще два важнейших узла электрооборудования автомобиля — генератор и реле-регулятор напряжения. Через несколько секунд после пуска напряжение на выводах поднимается выше 12,6 В. Генератор начинает заряжать аккумулятор. Увеличиваем обороты двигателя до 2000 в минуту и контролируем напряжение заряда. Нормальное значение — от 13,8 до 14,5 В.

Работу генератора под нагрузкой можно оценить, включив фары. Напряжение должно быть выше 13,8 В. Если оно ниже (12,6–13 В), надо проверить натяжение ремня привода генератора. Причиной низкого напряжения могут быть и дефекты самого генератора. Но если он работает исправно, то искать причину следует в реле-регуляторе. В старых механических реле напряжение можно поднять регулировкой его нижнего уровня. В современных электронных регулировка невозможна, поэтому надо проверить надежность их контактов с цепью. Они в порядке — значит, неисправно реле.

Если напряжение, преодолев рубеж 14,5 В, продолжает расти, то регулируем электромеханическое реле или заменяем электронное.

Ток заряда после пуска двигателя обычно составляет 6–10 А и по мере работы двигателя и заряда аккумулятора падает при выключенных потребителях до нуля.

Оценим напряжение в других точках системы электрооборудования. Разница между напряжением, измеренным на аккумуляторной батарее, и напряжением между ее «минусом» и «батарейным» (сетевым) контактом на катушке зажигания подскажет о потерях в цепи, идущей от аккумулятора к катушке. Они должны быть минимальны — не выше 1 В. Если на автомобиле установлена катушка, не имеющая балластного резистора (дополнительного сопротивления как в «Москвиче» прежних моделей, ИЖе) или если резистор подключен со стороны батареи и разница больше 1 В, причину следует искать в надежности контактов проводов с приборами, в первую очередь — в замке зажигания. Такой, казалось бы, пустяк, а ведь из-за него во вторичной обмотке катушки зажигания выработается высокое напряжение меньше номинального значения. Это приведет к уменьшению энергии искры и, как следствие, к снижению мощностных характеристик двигателя.

У катушек с балластным резистором (на выводе после балластного резистора) напряжение должно быть в пределах 5–9 В. При плохих контактах в подводящих проводах или неисправностях резистора напряжение может быть меньше 5 В. Если же оно выше 9 В, то, возможно, произошло короткое замыкание балластного резистора.

Измерив напряжение между «минусом» аккумулятора и тем контактом катушки зажигания, который соединен с прерывателем, можем оценить степень чистоты контактов прерывателя в наших старых классических моделях автомобилей. В механических прерывателях на это следует обратить внимание, когда величина напряжения больше 0,3 В. Если контакты в порядке, надо проверить надежность соединения опорной платы внутри прерывателя с «массой». Возможной причиной повышения напряжения могут быть также ненадежное соединение прерывателя с «массой» или неисправность конденсатора.

Вот так, выполняя измерения всего в трех точках электрооборудования автомобиля, можно оценить работу источников тока.

ЗАВИСИМОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВЫВОДАХ БАТАРЕИ ОТ СТЕПЕНИ ЕЕ РАЗРЯЖЕННОСТИ

Напряжение аккумулятор- 12,6 12,0 11,6 11,3 10,5

ной батареи, В

Степень разряженности, % 0 25 50 75 99

Водитель должен уметь оценить аккумулятор. Одним из важных показателей является напряжение.

1 Напряжение аккумулятора – о чем расскажет

Многие автолюбители знают, как проверить напряжение аккумулятора автомобиля, но каким оно должно быть, знают не все. У автомобилей напряжение без потребителей должно составлять 12,65 В. При меньших показателях батарея частично разряжена или неисправна. Падение до 12 В еще позволяет завести легковой автомобиль. Оценить степень разряженности можно, ориентируясь на таблицу:

Не стоит проводить измерения на только что заряженном аккумуляторе, потому что оно окажется завышенным. Снять реальный показатель возможно через час.

При измерении напряжения можно подключить, как нагрузку, габариты и лампы дальнего света. Установлено, что разрядный ток составит около 6 А, как потребляет стартер. Напряжение в исправном аккумуляторе не должно упасть ниже 11,5 В. Основная нагрузка аккумулятора – стартер. Проверяем показатели на клеммах при его включении – они не должны упасть ниже 9,5 В. Если меньше, стартер из-за неисправности использует слишком много энергии. Чаще это происходит из-за старения – окисляются контакты. Иногда ток при пуске стартера достигает немыслимой величины до 200 А.

Для продолжения проверки запускаем двигатель. Работают, кроме аккумулятора, генератор с реле-регулятором. При запуске двигателя напряжение сначала падает, но проходит несколько секунд и оно начинает расти, превышая 12,6 В. Начинается зарядка аккумулятора. Контролируем величину зарядного напряжения, увеличив обороты до 2000. Нормальный показатель – 13,8–14,5 В. При дальнейшем росте требуется регулировка механического реле или замена электронного.

По величине напряжения можно оценить исправность генератора. Создаем для него нагрузку: включаем фары. Вольтметр должен показать при работающем двигателе больше 13,8 В. Если оно 12,6–13,0 В, проверяем натяжение ремня – причина может крыться в нем. Возможно, не исправен генератор, но если с ним все в порядке, обращаем внимание на реле-регулятор. В механических реле, которые устанавливались на машины раньше, регулировали контакты и поднимали напряжение. Электронные реле не регулируются, проверяем контакты. Если с ними все в порядке, придется заменить реле.

2 Контроль состояния – необходимые инструменты

Напряжение аккумулятора измеряется тестером, который еще называют мультиметром, или используют обычный вольтметр. Для проверки параметров под нагрузкой используется нагрузочная вилка. Устройство имеет два контакта – вольтметр, сопротитивление. С ее применением можно измерить напряжение, создавая имитацию работы стартера при пуске двигателя. Она создается подбором сопротивления, которое должно соответствовать емкости.

Для использования мультиметр переводим в соответствующий режим, щупами касаемся клемм. Для снятия объективных показателей АКБ отсоединяем от потребителей, снимаем контакты. Красным щупом подсоединяемся к плюсовому выводу, черный – к минусовому. Дисплей покажет значения. Если щупы подсоединить неправильно, катастрофы не произойдет, просто дисплей отобразит значения с отрицательным показателем.

Нагрузочную вилку подключаем клеммами на выводы аккумулятора и на пятой секунде снимаем показания. Просадка ниже 9 В указывает на потерю работоспособности источника тока, он подлежит замене. Предварительно проверяем напряжение аккумулятора мультиметром без нагрузки. Показатели должны свидетельствовать о полной заряженности – 12,65 В. При разряженности заряжаем, после чего можно проводить испытание нагрузочной вилкой. Работоспособная батарея при нагрузке сначала просядет до 10–10,5 В, затем показатель немного растет.

Напряжение на батарее не позволяет делать выводы о работоспособности: проверка мультиметром может показать достаточное напряжение, а нагруженного аккумулятора – слабое. Само по себе напряжение указывает только на заряженность, но не работоспособность.

3 Применение нагрузки – проверка и оценка параметров

Среди показателей напряжения следует различать номинальные, фактические и нагруженные. Обычно принято считать, что напряжение 12 В, такой показатель есть номинальным. Он не отвечает фактическим показателям, тем более при нагрузке. В норме значение заряженного аккумулятора в покое составляет 12,65 В. На самом деле фактическое значение от 12,4 В до 12,8, оно самое достоверное. Показатель снимается на аккумуляторе, отсоединенном от потребителей.

Применение нагрузки изменит параметры: они будут очень далеки от номинальных и фактических. Чтобы узнать работоспособность, обязательно проводят испытания с применением нагрузки. В большинстве на заряженной батарее вольтметр показывает нормальное состояние, но стоит подключить нагрузку и она «умирает». Нагрузка для проверки состояния создается, как уже отмечалось, специальным аппаратом – нагрузочной вилкой. Нагрузка должна вдвое превышать емкость батареи.

Самая ходовая батарея емкостью 60 А/ч, для нее нагрузку подбираем на 120 А. Она подается не более 5 секунд, на последней снимаем показатели. Они не должны опускаться меньше 9 В, более низкие значения присутствуют в случае, когда проверка нагрузочной вилкой проводится на незаряженном аккумуляторе. Ничего страшного нет – подзарядили, и все. Но если заряженность полная (вне цепи показывал 12,6 В), а с вилкой 5–6 – пора менять на новый. Также следует знать, что после нагрузочной вилки восстановление напряжения до нормального происходит за 5 секунд.

4 Источник питания на морозе – почему падает емкость

Напряжение определяется внутренним содержимым аккумулятора – состоянием электролитического наполнителя. Разряд сопровождается расходом кислоты, которая входит в его состав. При разряде плотность снижается, а при зарядке процесс происходит в обратном порядке: расходуется вода, образуется кислота. Это приводит к повышению плотности. Необходимое состояние 12,7 В наблюдается при плотности 1,27 г/см 3 . Показатели взаимосвязаны – изменения одного сопровождается изменениями другого.

Зимой водители часто жалуются, что невозможно покрутить стартером двигатель, основные параметры источника тока упали. Некоторые снимают аккумулятор на ночь и забирают в теплое место. На самом деле в батарее при сильном морозе происходят процессы, совершенно не те, которые представляет большинство водителей. Совершенно не обязательно снимать каждый раз батарею и уносить в тепло, нужно ее хорошо зарядить. Хороший заряд – гарантия нормальной плотности и напряжения, что будет достаточным, чтобы завести машину в самый лютый мороз.

Что происходит с аккумулятором при сильных морозах? Если оставить его на ночь в холоде разряженным, уровень плотности стремительно снижается, и на утро не хватит напряжения, чтобы завести автомобиль. Хороший уровень заряда приводит к возрастанию плотности, даже на морозе, отчего повышается второй взаимосвязанный важный параметр. Поэтому в самые сильные морозы нормально заряженная батарея не снижает своей работоспособности. Пониженный уровень плотности, кроме того, что двигатель не заведется, может привести к замерзанию электролита, разрыву корпуса.

5 Зарядка аккумулятора – величина напряжения и тока

При напряжении менее 12 Вольт аккумулятор не следует использовать, его ставят на зарядку. Дальнейшая эксплуатация при большой разрядке приводит к невозвратимым отрицательным последствиям. Начинается процесс сульфатации пластин, падает емкость. Критическая норма – 10,8 В, ниже которой наступает глубокий разряд, при котором сильно сокращается срок службы. Особенно от этого страдают от необслуживаемые кальциевые аккумуляторы. Достаточно 2–3 глубоких разряда, и емкость теряется безвозвратно.

Еще один важный момент, который повязан с нормальным напряжением. После зарядки вольтметр 12,6 В. Устанавливаем аккумулятор, замеряем напряжение и видим падение: 12,4–12,5 В. Это не повод для беспокойства, а пребывание в нормальном состоянии. При разомкнутой цепи показатели несколько больше, это фактически не напряжение, а электродвижущая сила (ЭДС).

Если батарея исправна, но не заряжена, ее заряжаем. Современной технологии известны три способа:

ускоренный, характерный для многих современных зарядных устройств;
с применением постоянного напряжения;
на постоянном токе.

Ускоренный режим, который называется Boost, не дает полного заряда, достаточный, чтобы завести автомобиль. Применяется такой способ при севшем автомобильном аккумуляторе, когда требуется немедленно выехать. Принцип такого способа в увеличенном зарядном токе. Использовать его часто не рекомендуется – сильно снижает срок службы аккумулятора.

При зарядке постоянным напряжением поддерживается постоянное напряжение. Подобный режим используется при несильном разряде: не ниже 12 В. Процесс полностью автоматический: подключили контакты, и можно быть свободным – контроль не требуется. При достижении нужного уровня заряда прибор определяет это и отключается.

Зарядка постоянным током самая полная и равномерная. Ток постепенно снижаем вручную. Постоянно контролируем напряжение и прекращаем зарядку при достижении нормы. Рекомендуется для сильно разряженных батарей.

Напряжение АКБ, наряду с ёмкостью и плотностью электролита, позволяет сделать вывод о состоянии аккумулятора. По напряжению автомобильного аккумулятора можно судить о степени его заряженности. Если вы хотите быть в курсе состояния вашего аккумулятора и осуществлять грамотный уход за ним, то обязательно нужно научиться контролировать напряжение. Тем более что это совсем несложно. А мы постараемся доступно объяснить как это делается и какие нужны инструменты.

Сначала следует определиться с понятиями напряжения и электродвижущей силы (ЭДС) автомобильного аккумулятора. ЭДС обеспечивает протекание тока по цепи и обеспечивает разность потенциалов на выводах источника питания. В нашем случае это автомобильная аккумуляторная батарея. Напряжение аккумулятора определяется разностью потенциалов.

ЭДС представляет собой величину, которая равна работе, затрачиваемой на перемещение положительного заряда между выводами источника питания. Значения напряжение и электродвижущей сил между собой неразрывно связаны. Если в аккумуляторе не возникает электродвижущей силы, то на его выводах не будет напряжения. Также следует сказать, что напряжение и ЭДС существуют без прохождения тока в цепи. В разомкнутом состоянии тока в цепи нет, но в аккумуляторе все равно возбуждается электродвижущая сила и на выводах есть напряжение.

Обе величины, ЭДС и напряжение аккумулятора автомобиля измеряются в вольтах. Стоит также добавить, что электродвижущая сила в автомобильном аккумуляторе возникает вследствие протекания внутри него электрохимических реакций. Зависимость ЭДС и напряжения АКБ можно выразить следующей формулой:

E = U + I*R 0 где

E – электродвижущая сила;

U – напряжение на выводах батареи;

I – ток в цепи;

R 0 – внутреннее сопротивление АКБ.

Как можно понять из этой формулы, ЭДС больше напряжения аккумулятора на величину падения напряжения внутри него. Чтобы не забивать вам голову лишней информацией скажем проще. Электродвижущая сила батареи представляет собой напряжение на выводах АКБ без учёта тока утечки и внешней нагрузки. То есть, если снять аккумулятор с авто и замерить напряжение, то в такой разомкнутой цепи оно будет равно ЭДС.

Измерения напряжения производятся такими приборами, как вольтметр или мультиметр. В аккумуляторе величина ЭДС зависит от плотности и температуры электролита. При увеличении плотности электролита растёт напряжение и ЭДС. Для примера, при плотности электролита 1,27 гр./см 3 и температуре 18 C напряжение банки АКБ равно 2,12 вольта. А для аккумуляторной батареи, состоящей из шести элементов, значение напряжения будет 12,7 вольта. Это нормальное напряжение автомобильного аккумулятора, который заряжен и не находится под нагрузкой.

Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля

Напряжение на аккумуляторе автомобиля должно быть 12,6─12,9 вольта, если он полностью заряжен. Замер напряжения АКБ позволяет быстро оценить степень заряженности. Но реальное состояние и изношенность аккумулятора по напряжению узнать нельзя. Чтобы получить достоверные данные о состоянии аккумуляторной батареи, нужно проверить её реальную и провести тест под нагрузкой, о котором будет сказано ниже. Советуем прочитать материал о том, как .

Однако с помощью напряжения вы всегда можете узнать степень заряженности аккумулятора. Ниже приводится таблица степени заряженности аккумулятора, в которой приводятся значения напряжения, плотности и температуры замерзания электролита в зависимости от заряда батареи.

			Степень заряда АКБ, %
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)	Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,11	11,7	8,4	0	-7
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,15	11,94	9	25	-13
1,16	12	9,14	31	-14
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,27	12,66	10,8	100	-60

Советуем периодически проверять напряжение и заряжать АКБ по мере необходимости. Если напряжение автомобильного аккумулятора упало ниже 12 вольт, его обязательно нужно подзарядить от сетевого зарядного устройства. Эксплуатация его в таком состоянии крайне не рекомендуется.

Эксплуатация батареи в разряженном состоянии приводит к увеличению сульфатации пластин и как следствие, падение ёмкости. Кроме того, это может привести к глубокому разряду, что для кальциевых аккумуляторов смерти подобно. Для них 2─3 глубоких разряда – это прямой путь на свалку.

Ну, а теперь о том, а какой инструмент нужен автолюбителю для контроля напряжения и состояния АКБ.

Вопрос о нормальном напряжении автомобильного аккумулятора стоит под сомнением у множества автовладельцев. Ведь напряжение АКБ как и её емкость, являются важными составляющими, от которых зависит качество его работы а так же функциональность. Аккумулятор является одним из самых важных компонентов транспортного средства. От его работы, зависит половина электроники и только с его помощью можно запустить двигатель, поэтому каждый автовладелец должен знать, какое напряжение правильное для его аккумуляторной батареи. Важным моментом для измерения напряжения составляет специальный прибор — мультиметр . На сегодняшний день, многие приобретают современные автомобили, но именно в таких машинах отсутствуют приборы с измерением «вольт». Именно поэтому, чтобы осуществлять процесс измерения напряжения, стоит обзавестись таким устройством. Производить проверку напряжения, необходимо хотя бы раз в месяц , это поможет Вам узнать о каких либо неисправностях связанных с напряжением и вовремя исправить ситуацию. В данной статье, мы затронем вопрос на тему — какое является нормальным напряжением аккумулятора.

Итак, в нормальном состоянии, аккумулятор должен выводить показатели напряжения в 12,6-12,7В . Эти значения говорят о том, что АКБ полностью заряжена. Так же, хочется отметить, что показатели могут меняться, например от условий, в которых происходит заряд аккумуляторной батареи. Многие ЗУ, при полном заряде выдают совсем другие значения, даже до 13,2В , и чтобы таких показаний не было, не стоит сразу после зарядки измерять напряжение, нужно подождать хотя бы час, чтобы цифры опустились до нужных замеров, с 13,2В до 12,7В . Если же показатели уходят в другую сторону, так например ниже 12В, это говорит уже о разряде АКБ на 50% . Следовательно, необходимо срочно осуществить заряд аккумулятора, так как такое состояние батареи приводит к сульфатации пластин свинца, тем самым приводя аккумулятор к снижению работоспособности. Но, многие автовладельцы, не имея возможности произвести подзарядку на месте, запускают мотор и с таким напряжением, и это вполне реально и возможно, если аккумулятор находится в отличном состоянии и не требует ремонта. А в случае, когда показатели упали ниже 11,6В, аккумуляторная батарея практически разряжена, в такой ситуации её дальнейшее использование невозможно без дополнительной подзарядки.

Таким образом, из выше написанного можно сказать, что нормальным уровнем напряжения являются показатели в 12,6-12,7В .

Однако, как показала практика, такое напряжение встречается редко, в основном показатели составляют до 12,49В , а это говорит о неполном заряде батареи. Но это не плохо, ведь снижение работоспособности устройства, происходит, когда показатели напряжения ниже 11,9 вольт .

Теперь рассмотрим, как ведёт себя напряжение под нагрузкой.

Как Мы уже и говорили, нормальным напряжением аккумуляторной батареи являются показания в 12,7В . Но на практике, более точным показателем является — фактический, он колеблется в диапазоне от 12,4 до 12,8В . Так замеры получаются без нагрузки на аккумулятор, в свободном состоянии.

Для чего нужна нагрузка и как её произвести? Тут все очень просто.

Нагрузка на аккумулятор необходима, так как с помощью этой проверки, Мы проверим работоспособность АКБ . Нормальное напряжение может выдержать любая АКБ, а вот уже нагрузку не каждая. Если осуществить нагрузку на аккумулятор, он начнёт выдавать уже совсем другие показатели, поэтому давайте проверим.

Процесс данной проверки очень прост. На полностью заряженное АКБ, осуществляем нагрузку, с помощью специального прибора, которое почти в два раза превышает емкость аккумулятора.

Например, если Ваш аккумулятор емкостью в 80А/ч , соответственно нагрузку подаём в два раза больше — 160А . Продолжительность этой нагрузки должна составлять до 5 секунд , не больше, причём показатели не должны быть ниже 9 вольт, если показатели составляют ниже, это значит аккумулятор разряжен, либо полностью не пригодна к дальнейшему использованию. Главной деталью этого процесса, является восстановление. После нагрузки, напряжение должно восстановится примерно за 5-6 секунд до нормального показателя. Чтобы узнать в каком состоянии аккумулятор, нужно повторить весь процесс, если со второго опыта показания доходят до 9 Вольт , значит АКБ в нормальном состоянии и необходим был заряд.

Важно заметить, что главной особенностью, благодаря которой и возможно определить уровень напряжения в аккумуляторе, это — плотность электролита, что находится внутри АКБ. Так например, в нормальном состоянии заряда, это — 12,7В , плотность электролита в аккумуляторе составляет 1,27г/см3 .

Ну и наконец, хочется немного написать про аккумулятор и его напряжение в зимнее время. Эта проблема самая актуальная и часто задаваемые вопросы идут именно про это. В сильные морозы АКБ больше подвергается опасности и постоянному разряду, в результате этого, автомобиль не заводится. В таких случаях спасают специальные пуско-зарядные устройства, но некоторые владельцы авто забирают аккумулятор домой на ночь. Так из-за чего все таки происходят проблемы с использованием АКБ? Дело в том, что при отрицательной температуре, находящиеся внутри электролиты проходят медленнее чем в нормальную температуру. Поэтому, чтобы запустить двигатель даже в суровые заморозки, нужно, чтобы Ваш аккумулятор был полностью заряжен, это обеспечит нормальный уровень плотности и напряжение, которое и позволит осуществить запуск.

Итак, Мы выяснили какое же все таки нормальное напряжение для аккумулятора автомобиля.

Отметим, что выделяют три основных показателей напряжения, такие как:
— Фактическое
— Номинальное
— Под нагрузкой

Мы привели пример и описали все подробно на трёх основных показателях. Производить проверку стоит даже с новой аккумуляторной батареей . А чтобы напряжение Вашего аккумулятора всегда было в нормальном рабочем состоянии, на протяжении длительного времени, нужно соблюдать точные правила.

— Во-первых , проводить проверку всех проводов автомобиля, на целостность. Любая утечка тока может привести к потере заряда АКБ.
— Во-вторых , аккумулятор нужно поддерживать в чистоте.
— В третьих , любые потребители электроэнергии, стоит отключать перед запуском автомобиля, так как идёт сильная нагрузка.

Мы надеемся, что наша статья станет понятной и познавательной в решении вопроса с напряжением Вашей аккумуляторной батареей. А если вдруг Вы захотите приобрести себе зарядное устройство для зарядки АКБ, либо , когда АКБ совсем разряжен, Вы всегда сможете сделать это у нас в магазине, оформив заказ через сайт, либо позвонив по телефону.

Полезные ответы: что такое напряжение аккумулятора

Аккумуляторы для автомобиля являются одной из самых важных составляющих, так как от их стабильной работы зависит эффективный запуск двигателя.

Одной из характерных проблем, по которой можно определить, что аккумуляторная батарея постепенно выходит или уже вышла из строя, является недостаточное напряжение.

Что же такое напряжение аккумулятора? Какое значение считается нормой? И как его измерить?

Напряжение аккумулятора представляет собой физическую величину электрической цепи.

Разделяют три основных вида напряжения аккумуляторной батареи:

номинальное;
фактическое;
напряжение под нагрузкой.

Номинальное напряжение представляет собой абстрактное понятие, которое сообщает об усредненном нормальном показателе для аккумуляторной батареи. Номинальное напряжение составляет 12 Вольт.

Фактическое напряжение акб – это то, что аккумулятор выдает во время работы. Данный показатель может варьироваться от 12 Вольт до 12,7 Вольт.

Напряжение под нагрузкой – это значение аккумулятора, которое напрямую показывает его работоспособность.

Диагностику напряжения аккумуляторной батареи проводят следующим образом. Автомобильный аккумулятор Варта, Бош или любой другой, например, с удельной емкостью 65 А “нагружают” при помощи нагрузочной вилки. Значение нагрузки должно ровно в 2 раза превышать удельную емкость акб, то есть для 65А нагрузка будет составлять 130 А. Нагрузка подается в течение примерно 5 секунд, что позволяет восстановить напряжение до рабочего состояния.

Если напряжение не восстанавливается до значения 12 – 12,7 Вольт, то данная батарея либо уже выработала свой ресурс, либо совсем скоро придет в негодность.

Подобрать и купить аккумулятор для автомобиля, квадроцикла, детского электромобиля и любого другого вида техники вы сможете в сети специализированных магазинов “Центр-АКБ”.

Что такое и как правильно замерить напряжение аккумулятора.

Напряжение аккумулятора— это разность потенциалов,погруженных в электролити действующих на положительном и отрицательном электродах. Напряжение аккумулятора не является постоянной величиной. Оно изменяется в зависимости от степени заряженностиаккумулятора.

Номинальное же напряжение аккумуляторанапротивявляетсявеличинойпостоянной .

Напряжение, создаваемое аккумулятором на зажимах, определяется уравнениями:

при разрядеU = E-IPr;

при зарядеU=E+Iзар r

где, Е– ЭДС аккумулятора;

Ip,Iзар– соответственно ток разрядки и зарядки аккумулятора;

r – внутреннее сопротивление аккумулятора.

Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) –это напряжение источника тока без нагрузки, разность потенциалов его электродов. НРЦ полностью заряженного свинцового аккумулятора (элемента) в зависимости от концентрации серной кислоты равно 2,05-2,15В. При разряде же происходитразбавление электролита, и при полном разрядеНРЦ элемента аккумуляторной батареисоставляет 1,95-2,03В. Напряжение разомкнутой цепи аккумуляторной батареи можно померитьмультиметромилинагрузочной вилкойбез нагрузки.

Вольт (В)— мера напряжения.

Напряжение аккумулятора начальное— напряжение аккумулятора в начале разряда, а при прерывистом разряде — в начале первого периода разряда.

Номинальные значения —это установленные стандартами DIN 40729 и DIN 72311значения напряжения, емкости, плотности, температуры и т.п.

Напряжение аккумулятора номинальное— условная величина напряжения, указанная изготовителем, характеризующая данный аккумулятор.Номинальное напряжение аккумулятора являетсявеличинойпостоянной .Для свинцовых тяговыхАКБ это 2В на элемент, у щелочныхтяговых батарей 1,2В на элемент.

Номинальное напряжение автомобильной батареиравно произведению номинальногонапряжения аккумулятора (элемента) на число последовательно включенных аккумуляторов в батарее.

В соответствии со стандартом номинальное напряжение свинцового элемента равно 2В, в ней обычно 6 элементов. Поэтому номинальное напряжение стартерной аккумуляторной батареи должно составлять 12В.

Напряжение на клеммах —это напряжение на полюсных выводах аккумуляторной батареи.

Напряжение начала газовыделения— это напряжение аккумулятора, при котором во времязаряданачинается интенсивное выделение газов.Обычно газы начинают обильно выделяться при напряжении на клеммах более 14,4 В (или 2,4 В на выводах элемента аккумулятора). При этом выделяется избыточный водород, входящий в состав гремучего газа.

Рабочее напряжение —напряжение источника тока под нагрузкой.

Напряжение заряда —это напряжение, под которым производится заряд батареи.

Напряжение перезаряда —напряжение, при превышении которого резко увеличивается газообразование.

Конечное разрядное напряжение —это установленное нормативами значение напряжения, до которого допускается его снижение при разряде батареи током определенной величины. При достиженииконечного напряжения процесс разряда считается законченным. Напряжение полностью разряженного свинцово-кислотного аккумулятора составляет 1,7— 1,8 В (из расчета на 1 элемент). Ниже разряжать свинцовые аккумуляторные батареи нельзя.

Указанные предельные значения напряжений, до которых можно разряжать аккумуляторы, установлены опытным путем. Они выбраны с таким расчетом, чтобы не вся активная масса превращалась при разряде в сернокислый свинец, так как это вызвало бы чрезмернуюсульфатацию пластин.

Кроме того, глубокие разряды сопровождаются существенным изменением объема активной массы, имогут привести к частичному отделению и выпадению активной массы, а также вызвать коробление пластин. После предельно допустимого значения (1,8 или 1,75В) напряжение резко идет на убыль и может быстро достигнуть таких малых величин, которые непригодны для практического использования батареи. Величина получаемой при этом добавочной емкости невелика

Методы заряда аккумуляторов

Метод заряда током постоянной силы.

Полный заряд АКБ происходит при подключении ее к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом — 1/10Ср (где Ср — номинальная емкость АКБ).

Преимуществом заряда током постоянной силы является возможность полного заряда батареи. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако, не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%.

К недостаткам данного метода относятся:

необходимость стабилизации силы тока,

обильное газовыделение,

возможность повышения температуры.

Для снижения указанных отрицательных эффектов применяют двухступенчатый режим заряда. В течение 1-й ступени производят заряд током 0,1Ср до достижения АКБ напряжения 14,4 В. Затем продолжают заряд током, уменьшенным в 2 раза.

Метод заряда при постоянном напряжении.

Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости. Недостаток метода — значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.

Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным.

В зависимости от величины напряжения ток может достигать в начале процесса значительной силы, а затем по мере заряда снижается до нуля. Обычно напряжение источника равно 14,6-15 В.

Есть и неклассические способы.

Метод подзаряда малым током.

Величина тока от 0,03 А до 0,5 А. Используется для компенсации тока саморазряда и поддержания АКБ в заряженном состоянии, также для восстановления ее емкости в тренировочном цикле.

Автоматический метод заряда. Современный, оптимальный метод заряда батарей, состоящий из двух этапов. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1Ср, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током.

Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита.

При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд А=E.

ВНИМАНИЕ!

Производить заряд АКБ разрешается только в помещениях с подходящей приточно-вытяжной вентиляцией!

Во время заряда выделяется взрывчатая смесь водорода и кислорода, вредная для жизни и взрывоопасная!

Не подходите к аккумулятору, особенно во время заряда, с открытым огнем или зажженной сигаретой! Не производите никаких действий, способствующих образованию искры!

При выключенном двигателе и всех потребителях электроэнергии отсоедините как описано выше и выньте аккумулятор из автомобиля (при зарядке батареи на автомобиле обязательно отсоедините электрические кабели и следуйте инструкции автомобиля)!

Аккумулятор заряжается только постоянным током!

Запрещено осуществлять заряд аккумулятора высокими зарядными токами!

Как проверить заряд и емкость автомобильного аккумулятора? ✔️

Часто автолюбители сталкиваются с ситуацией в необходимости диагностики работоспособности аккумулятора на транспортном средстве, но зачастую не понимают в этом ничего.

В большинстве инструкций предполагается измерить плотность электролита, измерить напряжение аккумулятора и провести нагрузочное тестирование с помощью нагрузочной вилки. Но как правило ни ареометра, ни вольтметра, ни нагрузочной вилки нет.

Использование ареометра для измерения плотности электролита связано с риском облиться кислотой, испачкаться, а также в целом плотность не дает наглядной и полной информации о состоянии батареи.

Измерение напряжение дает информацию о степени заряда аккумулятора и необходимости в его заряде. Но дело в том, что есть ощутимая разница между новой заряженной батареей и БУ заряженной батарей — они вырабатывают различный пусковой ток, а также разряжаются с разной скоростью.

Обратим внимание на следующие иллюстрации.

Заряженная и разряженная аккумуляторная батарея:

Рис. 1 Новая заряженная батарея

Рис. 2 Новая разряженная батарея

Новая заряженная батарея и БУ заряженная батарея — с точки зрения пластин аккумулятора, это выглядит так:

Рис. 3 Новая заряженная батарея

Рис. 4 БУ заряженная батарея

Эти картинки показывают нам, что в каждом случае батарея заряжена на 100%, но часть пластин БУ аккумулятора больше не взаимодействует с кислотой и не участвует в электрохимических процессах. Это называется сульфатацией пластин аккумулятора, в результате чего, кстати, изменяется плотность аккумулятора и вернуть ее к номинальным значениям, как у новой батареи нельзя. Таким образом мы имеем одинаковое значения напряжения у БУ и новой батареи, но разную плотность электролита.

Различают полную сульфатацию и частичную. При полной сульфатации, пластины уже не могут взаимодействовать с кислотой, при частичной в случае зарядки аккумулятора зарядным устройством, при определенных условиях, сульфат свинца можно растворить в кислоте, очистить пластины и продлить срок службы батареи. В настоящее время есть много разных устройств с функциями десульфатации, например Optimate, CTEK, Battery Service и другие.

Нагрузочное тестирование аккумулятора можно разделить на два метода:

С помощью нагрузочной вилки 100-200А есть смысл проводить ТОЛЬКО при полном заряде аккумулятора, но к сожалению такое тестирование не всегда объективно. И чуть ниже мы объясним почему.
Разряд стабилизированным током (тест на емкость)

В свою очередь, проверка емкости аккумулятора на емкость должна проводиться с помощью нагрузки стабилизированным постоянным током С10, С20 (10, 20% током от емкости АКБ). Проверка электрической лампочкой не походит, т.к. в процессе разряда меняется ток и в такой тест говорит нам о емкости ровным счетом ничего. А говорит лишь о том, сколько времени у вас проживет аккумулятор, если вы забудете выключить свет в автомобиле.

В первом случае нам помогут нагрузочные вилки, типа Ring Automotive RBA10 или RBA15, а во втором только профессиональное оборудование типа разрядно-диагностических устройств Conbat, BSL, Torkel и прочих.

В настоящее время широко распространены тестеры аккумуляторных батарей, измеряющих пусковой ток аккумуляторной батареи по методикам EN, DIN, SAE, IEC и т.п. Данные приборы способны качественно оценить работу аккумулятора. Считается, что аккумулятор не пригоден к эксплуатации, если его пусковая характеристика снизится более чем на 25% по отношению к номинальному значению.

К примеру: новая 70Ач батарея имеет пусковой ток (ток холодной прокрутки) 600А (EN), следовательно, как только пусковой ток снизится до 450А (EN) такой аккумулятор необходимо заменить.

Примерами таких устройств могут быть опять же Ring Auotomotive RBA50, RBAG500, RBAG700, а также приборы, которые используют автодилеры от американской компании Midtronics MDX-335P, MDX-655P, EXP-1000 и другие.

Сравнение результатов тестирования аккумуляторной батареи с помощью нагрузочной вилки и тестером пускового тока:

Первый вариант — новая батарея, полностью заряженная, все пластины в рабочем состоянии. Нагрузочная вилка покажет отличный результат.

Второй вариант — новая батарея, полностью разряженная. Нагрузочная вилка покажет плохой результат. Но батарея новая! Ее просто нужно зарядить.

Третий вариант — БУ батарея, полностью заряженная. Нагрузочный тест отличный, т.е. напряжение под нагрузкой изменяется в пределах нормы, а вот тест тока холодной прокрутки покажет потерю 25% пусковых характеристик. И вот с такой батареей начнутся проблемы.

Таким образом, мы видим, что не всегда достаточно определить уровень заряда батареи, а тест нагрузочной вилкой может быть необъективным в случае если батарея не заряжена полность, а разряженную батарею и вовсе не протестировать.

Измерение пускового тока батареи снимает неопределенность в случае БУ аккумуляторов, которые являются заряженными, но не могут выработать достаточное количество энергии для запуска двигателя ТС.

Альтернативный путь нагрузочного тестирования — это проверка напряжения во время запуска двигателя и фиксация наименьшего значения (как это делается в случае с нагрузочной вилкой, но на реальную нагрузку). Более подробно об этом методе описано в статье CrankCheck

(С) Battery Service. Перепечатка материала возможна только c ссылкой на оригинал статьи.

Лучшие инструменты

Введение в аккумуляторные системы для электромобилей

Конструкция электромобиля — сложная концепция. Взглянем на сердце каждого электромобиля: аккумулятор.

Основным элементом любого электромобиля (электромобиля) является его аккумулятор. Аккумулятор должен быть спроектирован таким образом, чтобы удовлетворять требованиям двигателя (ей) и системы зарядки, которые используются в транспортном средстве.

Сюда входят физические ограничения, такие как эффективная упаковка в кузове транспортного средства для максимального увеличения вместимости. В качестве основного фактора, влияющего на вес электромобиля, дизайнеры также должны учитывать размещение аккумулятора в транспортном средстве, поскольку оно может повлиять на энергоэффективность и характеристики управляемости транспортного средства (как правило, поэтому вы часто видите, что аккумуляторы размещаются под днищем автомобиля). .

Вот обзор некоторых спецификаций, соображений безопасности и систем управления, которые входят в конструкцию аккумуляторной батареи электромобиля. Характеристики аккумулятора

EV: напряжение и емкость

Аккумулятор электромобиля часто состоит из многих сотен небольших отдельных ячеек, расположенных последовательно / параллельно для достижения желаемого напряжения и емкости в окончательной упаковке. Обычный блок состоит из блоков по 18-30 параллельных ячеек, соединенных последовательно для достижения желаемого напряжения.Например, в батарее с номинальным напряжением 400 В часто будет около 96 серийных блоков (как в Tesla Model 3).

Стандартные номинальные напряжения аккумуляторной батареи в современных транспортных средствах находятся в диапазоне от 100 до 200 В для гибридных / сменных гибридных автомобилей и от 400 до 800 В и выше для транспортных средств, работающих только на электромобилях. Причина этого в том, что более высокие напряжения позволяют передавать больше мощности с меньшими потерями по тому же диаметру (и массе) медного кабеля.

Пример аккумуляторной системы электромобиля с последовательными отдельными элементами.
К недостаткам более высоких напряжений относится необходимость в компонентах с более высоким номинальным напряжением во всей системе. Они также предотвращают возможность использования станций быстрой зарядки постоянного тока с более низким напряжением без включения какого-либо типа повышающего преобразователя постоянного тока в бортовое зарядное устройство.
Общие диапазоны емкости батарей, с другой стороны, следующие:
Гибридные автомобили: от 0,5 до 2 кВтч
Подключаемые гибридные автомобили: от 4 до 20 кВтч
Электромобили: От 30 до 100 кВтч и более.
Безопасность в батареях электромобилей: контакторы (и пироплавкие предохранители)
Батарея представляет собой множество проблем с точки зрения безопасности, когда дело доходит до конструкции, а также с точки зрения постоянно присутствующего в них высокого напряжения.
Предохранители находятся внутри аккумуляторной батареи перед выходным разъемом, часто как с положительной, так и с отрицательной стороны. Специальные сильноточные герметичные реле, известные как контакторы, соединяют внутренние предохранители с самой батареей.
Серия реле / контакторов постоянного тока Panasonic EV (слева) и нарушение конструкции контактора.Изображения с Panasonic
Контакторы
включают в себя такие функции, как жертвенные контакты, для предотвращения увеличения сопротивления из-за точечной коррозии контактов. Они также часто включают вспомогательный контакт для обнаружения внутренней сварки, которая может произойти, если контактор намеренно или непреднамеренно размыкается, когда через него проходит большой ток.
Источник питания катушки контактора обычно проходит через HVIL или высоковольтный контур блокировки, который проходит через все высоковольтные компоненты в системе вместе с высоковольтными кабелями (обычно встроенными в каждый разъем), так что контактор не может получать питание закрываться, если все высоковольтные соединения надежно не подключены к батарее.
Контактор предварительной зарядки замыкается перед главными контакторами, позволяя небольшому току протекать в систему через большой резистор. Это ограничивает пусковой ток на всех больших конденсаторах в системе и позволяет системе управления батареями обнаруживать короткие замыкания до завершения сильноточного пути.
Изоляция постоянно контролируется, обычно на обеих сторонах главных контакторов, и неисправность произойдет, если изоляция с любой стороны высоковольтной системы до шасси упадет до менее 500 Ом на вольт.
Tesla также включила новое предохранительное устройство в свою Model 3 и более новые блоки, известное как пироплавкий предохранитель. Это устройство может быть взорвано небольшим пиротехническим зарядом, если контакторы свариваются, что позволяет использовать менее надежные контакторы. Разрядный резистор и контактор иногда включаются на выходе батареи, чтобы позволить системе активно разряжаться до безопасного напряжения после отключения.
Печатные платы контроля батареи EV
Блок ячеек батареи необходимо контролировать и поддерживать в равновесии, и для выполнения этой задачи в комплект включены специализированные печатные платы.Эти платы должны иметь изолированный интерфейс связи, так как опорный сигнал заземления каждой платы будет отличаться на сотни вольт друг от друга и от основной BMS (системы управления батареями).
Эти платы контролируют напряжение и температуру каждого блока, а также температуру межсоединений между блоками. Они также содержат небольшие группы резисторов для балансировки.
Блоки ячеек внутри блока должны находиться в пределах нескольких милливольт друг от друга, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности в блок и из блока.Из-за естественных различий в производстве ячеек некоторые блоки будут заряжаться или разряжаться немного быстрее, чем другие. Чтобы бороться с этим, во время зарядки выполняется балансировка, которая потребляет небольшое количество энергии из блоков с самым высоким напряжением, чтобы приблизить их к другим.
Эти платы мониторинга блоков также обеспечивают дополнительную функцию безопасности блока, которая позволяет очень точно контролировать температуру ячеек и точек соединения внутри блока.В случае, скажем, поврежденных ячеек это означает, что неисправность может возникнуть до того, как произойдет серьезное повреждение или даже возможно возгорание.
Системы управления батареями (BMS)
Наконец, система управления батареями, или BMS, как ее обычно называют, управляет задачей мониторинга и управления всеми аспектами аккумуляторной батареи.
Токовые шунты передают различную информацию в BMS, включая общий заряд, переданный в батарею и из нее. Измерения напряжения до и после контакторов позволяют контролировать напряжения в аккумуляторной системе.Цепи управления контактором и экономайзера управляют замыканием контактора и минимизируют статический ток через катушки после втягивания контактов.
BMS также поддерживает постоянную связь с платами управления блоком для контроля напряжения и температуры ячеек, а также для контроля балансировки.
Блок-схема эталонного дизайна для аккумуляторной батареи на 400 В. Изображение из Texas Instruments
Общая температура системы и разъемов контролируется для обнаружения любых соединений с высоким сопротивлением, вызванных ослаблением разъемов или болтов.
Изоляция системы и блока также постоянно контролируется, и могут быть включены другие потенциально избыточные функции безопасности. BMS также предоставляет интерфейс связи для остальной части транспортного средства — часто через автомобильную сеть Ethernet или CAN-шину, — где она взаимодействует с инвертором, зарядным устройством и другими системами. Он рассчитывает и предоставляет пределы тока заряда и разряда, состояние исправности и заряда, а также уведомляет другие системы, когда контакторы должны размыкаться, чтобы в идеале они могли размыкаться без нагрузки.
На этом мы завершаем наше исследование сути электромобиля — аккумуляторной батареи. Дайте нам знать в комментариях ниже, если вы хотите узнать больше об анатомии электромобилей!
EV design — расчет батареи — x-engineer.org
Высоковольтная батарея — это один из важнейших компонентов электромобиля с аккумуляторной батареей (BEV) . Параметры аккумулятора оказывают значительное влияние на другие компоненты и характеристики автомобиля, например:
максимальный крутящий момент тягового двигателя
максимальный крутящий момент рекуперативного тормоза
дальность полета
общий вес автомобиля
цена автомобиля
Практически все Основные аспекты чисто электрического транспортного средства (EV) зависят от параметров высоковольтной батареи .
Для нашей конструкции аккумуляторной батареи электромобиля мы собираемся начать с 4 основных входных параметров:
химия
напряжение
среднее энергопотребление транспортного средства за цикл движения
диапазон транспортного средства
Аккумулятор состоит из одного или более электрохимических элементов ( аккумуляторных элементов ), которые преобразуют химическую энергию в электрическую энергию (во время разряда) и электрическую энергию в химическую энергию (во время зарядки).Тип элементов, содержащихся в батарее, и химические реакции во время разрядки-зарядки определяют химию батареи .
Элемент батареи состоит из пяти основных компонентов: электродов — анода и катода, сепараторов, клемм, электролита и корпуса или корпуса. В автомобильной промышленности используются различные типы элементов [1]:
Изображение: Литий-ионные аккумуляторные элементы различной формы
Фото: [1]
Отдельные аккумуляторные элементы сгруппированы вместе в единый механический и электрический блок, называемый аккумулятором модуль .Модули электрически соединены, образуя аккумуляторный блок .
Существует несколько типов батарей (химические), используемых в силовых установках гибридных и электромобилей, но мы собираемся рассмотреть только литий-ионные батареи . Основная причина в том, что литий-ионные батареи имеют более высокую удельную энергию [Втч / кг] и удельную мощность [Вт / кг] по сравнению с другими типами [2].
Изображение: диаграмма уровня ячеек Рагона, адаптированная из Van Den Bossche 2009
Кредит: [2]
Уровень напряжения батареи определяет максимальную электрическую мощность, которая может быть доставлена непрерывно.Мощность P [Вт] — это произведение между напряжением U [В] и током I [A] : \ [P = U \ cdot I \ tag {1} \]
Чем выше ток, тем больше диаметр высоковольтных проводов и тем выше тепловые потери. По этой причине ток должен быть ограничен до максимума, а номинальная мощность достигается за счет более высокого напряжения. Для нашего приложения мы собираемся рассмотреть номинальное напряжение 400 В, .
В статье «Конструкция электромобиля — энергопотребление» мы рассчитали, что среднее энергопотребление силовой установки E _p составляет 137.8 Втч / км на ездовом цикле WLTC. Помимо энергии, необходимой для приведения в движение, высоковольтная батарея должна обеспечивать энергией вспомогательные устройства транспортного средства E _aux [Вт · ч / км] , например: электрическая система 12 В, обогрев, охлаждение и т. Д. Необходимо учитывать эффективность трансмиссии η _p [-] при преобразовании электрической энергии в механическую.
\ [E_ {avg} = \ left (E_ {p} + E_ {aux} \ right) \ cdot \ left (2 — \ eta_ {p} \ right) \ tag {2} \]
Для вспомогательных устройств потребление энергии мы собираемся использовать данные из [3], которые содержат типичные требования к мощности некоторых общих электрических компонентов транспортного средства (вспомогательные нагрузки).Длительные электрические нагрузки (фары, мультимедиа и т. Д.) И периодические нагрузки (обогреватель, стоп-сигналы, дворники и т. Д.) Потребляют в среднем 430 Вт электроэнергии. Продолжительность цикла WLTC составляет 1800 с (0,5 ч), что дает 215 Втч энергии для вспомогательных нагрузок. Если мы разделим его на длину ездового цикла WLTC (23,266 км), мы получим среднее потребление энергии для вспомогательных нагрузок E _aux 9,241 Втч / км .
Даже если Втч / км на самом деле не энергия, а факторизованная энергия, поскольку она измеряется на единицу расстояния (км), для простоты мы будем называть ее средней энергией.
Постоянный ток (DC), подаваемый батареей, преобразуется инвертором в переменный (AC). Это преобразование происходит с соответствующими потерями. Кроме того, у электродвигателя и трансмиссии есть некоторые потери, которые необходимо учитывать. Для этого упражнения мы собираемся использовать средний КПД η _p 0,9 от аккумулятора до колеса.
Замена значений в (2) дает среднее потребление энергии:
\ [E_ {avg} = \ left (137.8 + 9.241 \ right) \ cdot 1.1 = 161.7451 \ text {Wh / km} \]
Аккумуляторная батарея рассчитана на среднее потребление энергии 161,7451 Wh / km .
Архитектура аккумуляторных блоков
Все высоковольтные аккумуляторные блоки состоят из аккумуляторных батарей ячеек , собранных в группы и модули. Элемент батареи можно рассматривать как наименьшее деление напряжения.
Изображение: Элемент батареи
Отдельные элементы батареи могут быть сгруппированы параллельно и / или последовательно как модули .Кроме того, аккумуляторные модули могут быть подключены параллельно и / или последовательно для создания аккумуляторного блока . В зависимости от параметров батареи может быть несколько уровней модульности.
Общее напряжение аккумуляторной батареи определяется количеством последовательно соединенных ячеек. Например, общее (цепное) напряжение 6 последовательно соединенных ячеек будет суммой их индивидуальных напряжений.
Изображение: цепочка аккумуляторных ячеек
Чтобы увеличить текущую емкость аккумулятора, необходимо подключить больше цепочек параллельно .Например, 3-х гирлянды, соединенные параллельно, утроят емкость и допустимый ток аккумуляторной батареи.
Изображение: ряды аккумуляторных элементов, включенные параллельно
Высоковольтный аккумуляторный блок Mitsubishi i-MiEV состоит из 22 модулей, состоящих из 88 элементов, соединенных последовательно. Каждый модуль содержит 4 призматических ячейки. Напряжение каждой ячейки составляет 3,7 В, а общее напряжение аккумуляторной батареи 330 В.
Изображение: Аккумулятор (модули и элементы)
Кредит: Mitsubishi
Другой пример — высоковольтный аккумуляторный блок Tesla Model S, который имеет:
74 элемента в параллельной группе
6 последовательных групп для модуля
16 последовательных модулей
Всего 7104 элемента
Изображение: Аккумулятор Tesla Model S
Кредит: Tesla
Аккумулятор расчет
Чтобы выбрать, какие аккумуляторные элементы будут в нашем пакете, мы проанализируем несколько моделей аккумуляторных элементов, доступных на рынке.В этом примере мы сосредоточимся только на литий-ионных элементах. Входные параметры аккумуляторных элементов приведены в таблице ниже.
Примечание : Поскольку производители аккумуляторных элементов постоянно предлагают новые модели, возможно, данные, используемые в этом примере, устарели. Это менее важно, поскольку цель статьи — объяснить, как выполняется расчет. Тот же метод можно применить и к любым другим элементам батареи.
90.16 0,022 902 1 на основе параметров ячейки предоставленные производителями, мы можем рассчитать энергосодержание, объем, гравиметрическую плотность и объемную плотность для каждой ячейки.2} {4} \ cdot L_ {bc} \ tag {1} \]
где:
D _bc [м] — диаметр аккумуляторного элемента
L _bc [м] — длина аккумуляторного элемента
\ [V_ { pc} = H_ {bc} \ cdot W_ {bc} \ cdot T_ {bc} \ tag {2} \]
где:
H _bc [м] — высота аккумуляторного элемента
W _bc [м] — ширина элемента батареи
T _bc [м] — толщина элемента батареи
Энергия элемента батареи E _bc [Вт · ч] рассчитывается как:
\ [E_ {bc} = C_ {bc} \ cdot U_ { bc} \ tag {3} \]
где:
C _bc [Ач] — емкость элемента батареи
U _bc [В] — напряжение элемента батареи
Плотность энергии элемента батареи рассчитывается как:
объемная плотность энергии , u _V [Вт · ч / м ³]
\ [u_ {V} = \ frac {E_ {bc}} {V_ {cc (pc)}} \ tag {4 } \]
гравиметрическая плотность энергии , u _G [Втч / кг]
\ [u_ {G} = \ frac {E_ {bc}} {m_ {bc}} \ tag {5} \] 9 0002 где:
м _bc [кг] — масса элемента батареи
Плотность энергии для каждой ячейки приведена в таблице ниже.
Производитель Panasonic A123-Systems Molicel A123-Systems Toshiba Kokam
1 9027 цилиндрический 9027 цилиндрический 9027 9027 цилиндрический 9027 Тип 2 9027 мешочек мешочек
Модель NCR18650B ANR26650m1-B ICR-18650K 20Ah 20Ah 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 ] [6] [7] [8] [9]
Длина [м] 0.0653 0,065 0,0652 0 0 0
Диаметр [м] 0,0185 0,026 0,0186 09027 0 [м] 0 0 0 0,227 0,103 0,272
Ширина [м] 0 0 0 0,115 0,082
Толщина [м] 0 0 0 0,00725 0,022 0,0077
0,0033
2 0,076 0,05 0,496 0,51 0,317
Емкость [А · ч] 3,2 2,5 2,6 19,5 20 6
Напряжение [В] 3,6 3,3 3,7 3,3 2,3 3,6
C-rate (продолжение) 10271 1 1 1 2
C-rate (пиковая) 1 24 2 10 1 3
]31
Производитель Panasonic A123-Systems Molicel A123-Systems Toshiba Kokam
1 9027 цилиндрический 9027 цилиндрический 9027 9027 цилиндрический 9027 Тип 2 9027 мешочек мешочек
Модель NCR18650B ANR26650m1-B ICR-18650K 20Ah 20Ah SLPB энергии52 8,25 9,62 64,35 46 56,16
Объем [л] 0,017553 0,034510 0,017716 0,017716 0,25 плотность
гравиметрическая [Втч / кг] 237,53 108,55 192,40 129,74 90,20 177,16
Плотность энергии
833 объемная [Втч / л
239,06 543,01 244,38 176,52 327
Для лучшего обзора параметров ячеек и упрощения их сравнения основные параметры отображаются в виде гистограмм на изображениях ниже .
Изображение: Напряжение аккумуляторного элемента
Изображение: Емкость аккумуляторного элемента
Изображение: Объемная плотность энергии аккумуляторного элемента
Изображение: Гравиметрическая плотность энергии аккумуляторного элемента
4
С учетом вышеуказанных параметров элемента и основных требований к батарее (номинальное напряжение, среднее энергопотребление и запас хода транспортного средства) мы рассчитываем основные параметры высоковольтной батареи.
Требуемая общая энергия аккумуляторной батареи E _bp [Wh] рассчитывается как произведение среднего энергопотребления E _avg [Wh / km] и запаса хода D _v [км]. В этом примере мы спроектируем блок высоковольтной аккумуляторной батареи для дальности действия транспортного средства 250 км .
\ [E_ {bp} = E_ {avg} \ cdot D_ {v} = 161.7451 \ cdot 250 = 40436.275 \ text {Wh} = 40.44 \ text {kWh} \ tag {6} \]
Выполняются следующие вычисления для каждого типа ячеек.В этом примере мы будем считать, что аккумуляторная батарея состоит только из нескольких цепочек , соединенных параллельно .
Количество элементов батареи, соединенных последовательно N _cs [-] в цепочке, рассчитывается путем деления номинального напряжения аккумуляторной батареи U _bp [В] на напряжение каждого элемента батареи U _bc [ V]. Количество строк должно быть целым числом. Поэтому результат вычисления округляется до большего целого числа.
\ [N_ {cs} = \ frac {U_ {bp}} {U_ {bc}} \ tag {7} \]
Энергосодержание строки E _bs [Вт · ч] равно произведению между количеством элементов батареи, соединенных последовательно N _cs [-], и энергией элемента батареи E _bc [Вт · ч].
\ [E_ {bs} = N_ {cs} \ cdot E_ {bc} \ tag {8} \]
Общее количество комплектов батарейного блока N _sb [-] рассчитывается путем деления батареи упаковать полную энергию E _bp [Wh] к энергосодержанию строки E _bs [Wh].Количество строк должно быть целым числом. Поэтому результат вычисления округляется до большего целого числа.
\ [N_ {sb} = \ frac {E_ {bp}} {E_ {bs}} \ tag {9} \]
Теперь мы можем пересчитать общую энергию батарейного блока E _bp [Wh] как произведение между количеством струн N _sb [-] и содержанием энергии каждой струны E _bs [Вт · ч].
\ [E_ {bp} = N_ {sb} \ cdot E_ {bs} \ tag {10} \]
Емкость аккумуляторной батареи C _bp [А · ч] рассчитывается как произведение количества строк N _sb [-] и емкость аккумуляторного элемента C _bc [Ач].
\ [C_ {bp} = N_ {sb} \ cdot C_ {bc} \ tag {11} \]
Общее количество ячеек в аккумуляторном блоке N _cb [-] рассчитывается как произведение между количество строк N _sb [-] и количество ячеек в строке N _cs [-].
\ [N_ {cb} = N_ {sb} \ cdot N_ {cs} \ tag {12} \]
Размер и масса высоковольтной батареи — очень важный параметр, который следует учитывать при проектировании аккумуляторного электромобиля (BEV) . В этом примере мы собираемся рассчитать объем аккумуляторной батареи, учитывая только ее элементы.На самом деле необходимо учитывать и другие факторы, например: электронные схемы, контур охлаждения, корпус батареи, проводку и т. Д.
Масса аккумуляторного блока (только элементы) м _{пар оснований} [кг] — это произведение между общим числом элементов N _cb [-] и масса каждого элемента батареи m _bc [кг].
\ [m_ {bp} = N_ {cb} \ cdot m_ {bc} \ tag {13} \]
Объем аккумуляторной батареи (только элементы) V _bp [m ³] — это произведение между общим количеством элементов N _cb [-] и массой каждого элемента батареи V _{cc (pc)} [m ³].Этот объем используется только для оценки окончательного объема аккумуляторной батареи, поскольку он не принимает во внимание вспомогательные компоненты / системы аккумуляторной батареи.
\ [V_ {bp} = N_ {cb} \ cdot V_ {cc (pc)} \ tag {14} \]
Объем также может быть вычислен функцией количества строк и количества ячеек в строке. Этот метод расчета больше подходит для цилиндрической ячейки, так как объем, занимаемый цилиндрической ячейкой, должен учитывать воздушный зазор между ячейками.
Пиковый ток цепочки I _spc [A] представляет собой произведение между пиковым значением C для аккумуляторного элемента C-rate _bcp [h ^-1] и емкостью аккумуляторного элемента C _bc [Ах].
\ [I_ {spc} = \ text {C-rate} _ {bcp} \ cdot C_ {bc} \ tag {15} \]
Пиковый ток аккумуляторной батареи I _bpp [A] — это продукт между пиковым током цепочки I _spc [A] и количеством цепочек аккумуляторной батареи N _sb [-].
\ [I_ {bpp} = I_ {spc} \ cdot N_ {sb} \ tag {16} \]
Пиковая мощность аккумуляторного блока P _bpp [Вт] — это произведение между пиковым током аккумуляторного блока I _bpp [A] и напряжение аккумуляторной батареи U _bp [В].
\ [P_ {bpp} = I_ {bpp} \ cdot U_ {bp} \ tag {17} \]
Непрерывный ток строки I _scc [A] — это произведение между непрерывной скоростью C аккумуляторная ячейка C-rate _bcc [h ^-1] и емкость аккумуляторной ячейки C _bc [Ач].
\ [I_ {scc} = \ text {C-rate} _ {bcc} \ cdot C_ {bc} \ tag {18} \]
Батарейный блок , непрерывный ток I _bpc [A] является продуктом между цепочкой постоянного тока I _scc [A] и количеством цепочек аккумуляторной батареи N _sb [-].
\ [I_ {bpc} = I_ {scc} \ cdot N_ {sb} \ tag {19} \]
Батарейный блок , непрерывное питание P _bpc [Вт] является продуктом между аккумуляторным блоком непрерывного тока I _bpc [A] и напряжение аккумуляторной батареи U _bp [V].
\ [P_ {bpc} = I_ {bpc} \ cdot U_ {bp} \ tag {20} \]
Результаты уравнений (7) — (20) обобщены в таблице ниже.
-] мощность ]
Производитель Panasonic A123-Systems Molicel A123-Systems Toshiba Kokam
— 9033
2 902 902 902 902 902 [количество ячеек в строке 109 122 174 112
Энергия струны [Вт-ч] 1290 1007 1049 7851 8004 8004
32 41 39 6 6 7
Энергия BP [кВтч] 41.29 41,27 40,89 47,10 48,02 44,03
Емкость BP [А · ч] 102,4 102,5 101,4 1202 101,4 902 902 902 117 # Всего ячеек [-] 3584 5002 4251 732 1044 784
Масса BP [кг] * 173.8 380,2 212,6 363,1 532,4 248,5
Объем BP [л] * 63 173 753 902 902 902 753 902 902 Пиковый ток BP [A] 102,4 2460 202,8 1170 120 327,6
Пиковая мощность BP [кВт] 40,96 81271 12 468 48 131,04
BP длительный ток [A] 102,4 1025 101,4 117 1202 218,4 40,96 410 40,56 46,8 48 87,36
BP — аккумуляторный блок
* — с учетом только аккумуляторных элементов
Из данных таблицы видно, что Ячейки такого типа имеют лучшее энергосодержание и большую емкость по сравнению с цилиндрическими ячейками.
Те же результаты могут быть отображены в виде гистограмм для облегчения сравнения между различными типами аккумуляторных элементов.
Изображение: Энергия батарейного блока
Изображение: Емкость батарейного блока
Изображение: Общее количество батарей
Изображение: Масса батарейного блока (только элементы)
Изображение: Объем аккумуляторного блока (только элементы)
Из-за малой емкости цилиндрических элементов по сравнению с ячейками мешка количество элементов, необходимых для аккумуляторного блока, значительно выше.Большое количество ячеек может вызвать дополнительные проблемы в области проводки, контроля напряжения, надежности батареи.
Масса и объем рассчитываются только на уровне ячейки с учетом размеров и массы ячейки. Аккумулятор, который будет в автомобиле, будет иметь дополнительные компоненты (провода, электронные компоненты, пайка, корпус и т. Д.), Что увеличит как конечный объем, так и массу. Тем не менее, глядя только на объем и массу клеток, мы можем оценить, какая модель будет лучше по сравнению с другой.По массе и объему нет четкого различия между цилиндрическими ячейками и ячейками мешочка. Однако кажется, что аккумулятор с ячейками-чехлами немного тяжелее и больше.
Батарейные элементы, производимые A123-Systems, имеют очень высокий максимальный непрерывный ток разряда и максимальный импульсный (пиковый) ток разряда. Что касается энергии и емкости, элементы пакетного типа имеют более высокий пиковый (непрерывный) ток и мощность, чем цилиндрические элементы.
На основании расчетных данных и выводов мы можем выбрать, какие аккумуляторные элементы подходят для аккумуляторной батареи нашего электромобиля.Из наших примеров кажется, что элементы Kokam имеют лучший компромисс между массой, объемом и плотностью энергии / мощности.
Все параметры, уравнения, результаты и графики реализованы в файле Scilab (* .sce). Для скачивания подпишитесь на страницу Patreon.
Вы также можете проверить свои результаты, используя калькулятор ниже.
Электронный калькулятор батареи (он-лайн)
Ссылки:
[1] Моой, Роберт и Айдемир, Мухаммед и Селигер, Гюнтер. (2017). Сравнительная оценка различных форм литий-ионных аккумуляторных элементов.Процедуры Производство. 8. 104–111. 10.1016 / j.promfg.2017.02.013.
[2] Бернардини, Анналиа и Барреро, Рикардо и Махарис, Кэти и Ван Мирло, Джоэри. (2015). Технологические решения, направленные на рекуперацию энергии торможения в метро: пример многокритериального анализа. BDC — Bollettino del Centro Calza Bini — Università degli Studi di Napoli Federico II. 14. 301-325. 10.6092 / 2284-4732 / 2929.
[3] Том Дентон, Автомобильные электрические и электронные системы, Третье издание. Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн, 2004 г., стр. 129.
[4] https://industrial.panasonic.com/
[5] http://www.a123systems.com/
[6] http://www.molicel.com/
[7] http: // www.a123systems.com/
[8] http://www.toshiba.com/
[9] http://www.kokam.com/
Электромобили, объясненные для редукторов
Время пришло: Появляются электромобили. Это неумолимо, так что хотите сказать, пришло время их понять. Однако сначала нам нужно понять несколько терминов и основные концепции, лежащие в основе этих терминов, прежде чем мы сможем немного глубже проникнуть в суть сорняков.Вы читали и слышали об электромобилях и задавались вопросом: «Что все это на самом деле означает?» Мы здесь, чтобы помочь.
Вольт:
Считайте вольт мерой электрического «давления», как в обычном садовом шланге. Для шланга данного диаметра увеличение давления перемещает больше воды. (В этой аналогии вода эквивалентна мощности.)
Ампер:
Продолжая аналогию с садовым шлангом, подумайте об амперах (также известных как ампер) как об измерении электрического «потока», со шлангом большего диаметра — большей силы тока. — подача большего количества воды (электроэнергии) при любом заданном давлении (напряжении).
Ватт:
Ватт, названный в честь Джеймса Ватта, который также определил термин «лошадиные силы», является мерой расхода энергии во времени. Подробности здесь не имеют значения; важно то, что ватт измеряет то же самое, что и лошадиные силы. Это просто другая единица. Как литры и галлоны. Одна лошадиная сила равна 745,7 Вт.
Киловатт:
Киловатт составляет всего 1000 Вт. Ватты малы, поэтому их нужно сгруппировать, чтобы они имели значение в мире мощности на уровне транспортных средств: один киловатт равен 1.34 лошадиные силы.
Просмотреть все 9 фотографий
Лошадиная сила:
Устройство, первоначально изобретенное для помощи в продажах и маркетинге паровых двигателей, путем измерения производительности новых на тот момент машин в знакомых, простых для понимания терминах. Как и ватт, мощность в лошадиных силах является мерой передачи энергии с течением времени.
Просмотреть все 9 фотографий
Крутящий момент:
Мера силы, приложенной вокруг оси. Проще говоря, это то, как сильно что-то может крутить вал. Важно отметить, что крутящий момент не зависит от движения или времени; крутящий момент может быть приложен при нулевых оборотах.Чтобы понять это, подумайте о том, чтобы повернуть дверную ручку до упора, а затем удерживать ее в этом положении. Сила, которую вы использовали для ее поворота, — это крутящий момент, как и сила, которую вы используете для ее удержания, даже если дверная ручка больше не вращается.
Литий-ионный:
Общий термин, охватывающий множество различных составов батарей. Проще говоря, литий-ионная батарея — это любая батарея, в которой используется катод на литиевой основе (положительный электрод). В процессе зарядки
отрицательно заряженные электроны подаются на анод (отрицательный электрод), вытягивая заряженные частицы (ионы) лития через электролит от катода к аноду, где они хранятся.Когда батарея разряжается, ионы возвращаются к литиевому катоду, освобождая накопленные электроны для движения, генерируя электричество. Сепаратор предотвращает прохождение тока внутри батареи 90–150.
Просмотреть все 9 фотографий
Ротор:
Ротор, как следует из названия, является вращающейся долотой в электродвигателе. Думайте об этом как о коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания; силы в двигателе заставляют ротор вращаться, и это вращение является выходной мощностью двигателя.
Статор:
Неподвижные части, окружающие вращающуюся часть электродвигателя.Статор заставляет ротор вращаться, создавая постоянно вращающееся магнитное поле по его окружности. Это вращающееся магнитное поле взаимодействует с магнитным полем ротора, заставляя его вращаться
.
Посмотреть все 9 фотографий
Синхронный двигатель с постоянными магнитами:
Магнитное поле ротора создается постоянными редкоземельными магнитами, и он вращается синхронно с вращающимся магнитным полем статора, отсюда и «синхронная» часть названия .
Посмотреть все 9 фотографий
Асинхронный асинхронный двигатель:
Вместо постоянных магнитов асинхронные двигатели используют электрический ток для создания магнитного поля в клетке из металлических стержней на роторе, подобно тому, как работает электромагнит.Для того, чтобы произошел этот процесс электромагнитной индукции, должно быть небольшое несоосность между полями статора и металлическими стержнями на роторе. Это смещение известно как «проскальзывание», и оно также делает двигатель «асинхронным».
Посмотреть все 9 фотографий
Может показаться, что электромобили сложны и иностранны, с их проводами, батареями, бесшумными двигателями и компьютерами, встроенными для управления шоу. Хуже того, они часто измеряются в незнакомых единицах и помечаются неинтуитивными названиями.Для большинства автолюбителей практически невозможно взглянуть на спецификации, в которых подчеркивается емкость аккумулятора, мощность двигателя в киловаттах и напряжение зарядки, и понять, что эти характеристики на самом деле означают, в простом смысле слова.
Но так оставаться не должно. Можно интуитивно понять и почувствовать электромобили по цифрам или, по крайней мере, приблизиться к такому пониманию. Точно так же, как большинство редукторов, особенно старые хот-роддеры, знают, что 1 литр — это примерно 61 кубический дюйм, есть удобные обратные ссылки и для других преобразований.
Возьмем, к примеру, мощность в лошадиных силах и киловаттах. Как указано в шпаргалке в начале, 1 лошадиная сила равна 745,7 Вт. Приятно знать, но что это значит? Допустим, вы хотите знать, сколько киловатт вырабатывает ваш восьмицилиндровый двигатель с наддувом. Легко: чтобы преобразовать из лошадиных сил в киловатты, просто вычтите одну четверть от числа лошадиных сил (например, если ваш V-8 выдает 800 л.с., вычитание одной четверти дает 600 кВт, результат в пределах 1 процента от точного преобразования). Хотите узнать, сколько лошадиных сил производит новый электромобиль? Просто увеличьте цифру в киловаттах на треть; обращение к предыдущему примеру делает это очевидным.Теперь вы никогда не останетесь без простого способа понять, сколько мощности вы можете ожидать от 236 кВт.
Тогда есть аккумуляторы и зарядка. В мире электромобилей появляется много новостей, когда автопроизводитель или поставщик зарядных устройств открывает новый набор зарядных станций, как правило, большей емкости и предлагающих более короткое время подзарядки, чем раньше. Tesla, например, недавно запустила новые сверхбыстрые зарядные устройства на 250 кВт, а сеть быстрой зарядки Porsche, развернутая для запуска Taycan, включает зарядные устройства на 270 кВт.Хотя они имеют схожие показатели максимальной выходной мощности, они достигают этого по-разному. Вот здесь-то и нужны вольты и амперы.
Батареи Tesla Model S и Model 3 работают при номинальном напряжении около 375 вольт и 350 вольт соответственно. (Опубликованные цифры немного различаются.) Батареи Porsche Taycan работают от номинального напряжения 800 вольт. Таким образом, чтобы Tesla могла зарядить свою 350-вольтовую Model 3 мощностью 250 кВт, она должна послать около 715 ампер через свои кабели на аккумулятор. Это означает, что для этого нужны трубы довольно большого диаметра или, в реальном мире, кабели большого диаметра.Taycan, с другой стороны, требует всего 312 ампер для достижения скорости заряда 250 кВт при 800 вольт. (С соответствующим быстрым зарядным устройством Taycan может заряжать до 270 кВт, для чего потребуется около 337 ампер.) Более высокое напряжение означает меньшую силу тока, а это означает меньшие размеры распределительных кабелей, что означает меньший вес. Больше силы тока также может означать больше тепла, хотя есть много переменных.
Дело, однако, не в преимуществах более высокого напряжения зарядки и подачи энергии, а в том, как вольт и ампер соотносятся друг с другом.Благодаря быстрому зарядному устройству Tesla с «более низким давлением и большей трубкой» такое же количество электроэнергии передается за то же время, что и Porsche с его системой «более высокое давление и меньшая трубка». Porsche и Tesla пошли двумя разными путями к одной и той же конечной точке, но именно эти различия делают бренды — точно так же, как Ford и Chevy делают отличные малоблочные двигатели V-8, но они настолько же разные, насколько и похожи, и эти различия имеют значение. То же самое и с батареями.
Просмотреть все 9 фото
Аккумуляторы, в отличие от большинства систем электромобилей, кажутся довольно знакомыми.Мы все время используем литиевые батареи, верно? Это правда, и хотя литий-полимерные батареи (например, те, которые вы найдете в большинстве смартфонов и ноутбуков в наши дни) не совсем такие же, как литий-ионные батареи, используемые в электромобилях, они достаточно близки. Но киловатт-часы? Похоже на ваш счет за электроэнергию. И разве киловатты не равны лошадиным силам? Разве в таком случае кВт-час не будет таким же, как в лошадиных силах-часах? Да, да, и, собственно, да — вот в чем суть. Мощность батареи в кВт-час часто сравнивается с размером ее бензобака, и, как и в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, чем сильнее вы ее взбиваете — чем больше мощности вы используете, тем меньше запас хода.
За исключением того, что, как и многие другие вещи с электромобилями, в реальном мире все не так просто. На дальность действия влияет множество факторов, в том числе размер аккумуляторной батареи, химический состав аккумулятора и, конечно же, все характеристики автомобиля, связанные с эффективностью или характеристиками, такие как аэродинамика, сопротивление качению и многое другое.
Возьмем, к примеру, Tesla. Его автомобили сегодня являются самыми дальнобойными серийными электромобилями на дорогах, с запасом хода до 370 миль в соответствии с рейтинговой системой запаса электромобилей Агентства по охране окружающей среды (EPA); Модель S Performance имеет запас хода в 345 миль.Новый Taycan от Porsche, с другой стороны, еще не получил рейтинга EPA, но, вероятно, в конечном итоге преодолеет отметку в 250 миль. Разница больше, чем вы могли ожидать, учитывая относительные размеры их аккумуляторных блоков: производительность Tesla Model S составляет 100 кВт-ч энергии по сравнению с 93,4 кВт-ч Porsche. Так откуда взялась разница в дальности?
Проще всего думать об этом как о старых войнах мощности на литр: мощность батареи в киловатт-часах — это литры, а расстояние, которое она может пройти (и / или производительность, которую она может обеспечить), — это мощность в лошадиных силах.Именно здесь бренды отличаются не только техническими возможностями, но и тем, где каждая компания находит баланс дальности, производительности и эффективности для каждого автомобиля — вещи, которые определяют характер электромобиля.
Отчасти потому, что Tesla годами работала над алгоритмами контроллера двигателя, она может добиться большей эффективности преобразования электричества в движение. Также играют роль передача, выбор двигателя и, конечно же, все стандартные факторы диапазона, такие как аэродинамика и сопротивление качению.Вероятно, именно последний фактор является одним из самых больших различий между Tesla и Porsche; Хотя Tesla Model S носит шины шириной 245 секций, разработанные для баланса производительности и эффективности, шины Taycan Turbo S шириной 305 секций почти на 3 дюйма шире и имеют явно более цепкую резину. Точно так же Tesla весит примерно на 300 фунтов меньше, чем Taycan Turbo S, что обеспечивает меньшую массу для ускорения и, следовательно, большую дальность полета.
Посмотреть все 9 фотографий
Увеличенный запас хода Model S в плане производительности особенно впечатляет, учитывая сходство Tesla — а в некоторых отношениях и превосходство — в технических характеристиках.Максимальная мощность — это близкая гонка между ними: пиковая мощность Porsche 760 л.с. (в режиме ускорения) превосходит максимальную мощность Tesla Model S Performance в 691 л.с. Разгон от нуля до 60 миль в час невероятно быстр в любом автомобиле: Taycan Turbo S занимает 2,6 секунды (по данным Porsche), а Tesla Model S Performance — 2,4 секунды. Точно так же Tesla просто опережает максимальную скорость Porsche — 163 миль в час против 161 миль в час Taycan.
Однако одним из существенных отличий между Model S и Taycan Turbo S является повторяемость: всего один или два запуска могут разрядить аккумулятор Tesla до такой степени, что дальность действия значительно сократится, и дальнейшие эксплуатационные испытания запрещены.Porsche, с другой стороны, способен работать со своей номинальной мощностью практически до тех пор, пока не разрядится аккумулятор. Почему? Отчасти это связано с характером каждой машины и решениями, принятыми их брендами для обслуживания этого персонажа. Tesla, например, задумывалась как универсальный автомобиль, тогда как Taycan, особенно в форме Turbo S, в первую очередь задумывался как серьезный спортивный седан, а во вторую — умный и удобный пригородный поезд. Обе машины достигают своих целей, какими бы разными они ни были, несмотря на то, насколько похожими они могут казаться на бумаге.
Вся эта батарея должна куда-то уходить, верно? Вот тут-то и пригодятся двигатели. В электромобилях используются два основных типа электродвигателей, хотя есть много вариаций на эти темы. Tesla, например, использует асинхронные двигатели переменного тока (AC) в модели S, но использует двигатели постоянного тока с постоянными магнитами в своей модели 3. У обоих типов двигателей есть свои плюсы, но в целом асинхронные двигатели несколько меньше. эффективнее, чем двигатели с постоянными магнитами при полной нагрузке.Двигатели с постоянными магнитами также часто меньше и легче своих индукционных аналогов. Хотя асинхронные двигатели (например, высокопроизводительные варианты Model S) можно получить потрясающую производительность, двигатели с постоянными магнитами часто считаются модернизацией. Ознакомьтесь с разделом определений, чтобы узнать о различиях между двумя типами электродвигателей и их внутреннем устройстве.
Это, конечно, только верхушка айсберга. Но, надеюсь, вы немного лучше подготовлены, чтобы изложить все новые электромобили, которые появятся на рынке сейчас и в ближайшем будущем, в терминах, которые легче понять, подумать и спорить.
Основные сведения об аккумуляторах электромобилей
Вот что вам нужно знать об элементах питания электромобиля.
Хотя двигатель может быть источником, который фактически приводит в движение электромобиль, аккумуляторная батарея — это его виртуальное сердце и душа. Если вы хотите купить новый или подержанный электромобиль, вам следует обратить внимание на характеристики аккумулятора и знать о других аспектах, которые в конечном итоге повлияют на его производительность.
В электромобилях используются литий-ионные батареи различной конструкции, подобные тем, которые используются в сотовых телефонах и портативных компьютерах, только в гораздо большем масштабе.Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и реже, чем аккумуляторы других типов, теряют заряд, когда они не используются.
Емкость аккумулятора электромобиля выражается в киловатт-часах, сокращенно обозначаемых как кВтч. Здесь лучше больше. Выбор электромобиля с более высоким рейтингом кВтч похож на покупку автомобиля с большим бензобаком, так как вы сможете проехать больше миль, прежде чем вам понадобится «заправка». Но имейте в виду, что из-за особенностей работы электромобилей у вас никогда не будет доступа к полной емкости аккумулятора.Это связано с тем, что система управления автомобилем предотвращает то, что аккумулятор полностью заряжен или полностью разряжен, чтобы сохранить его эффективность и продлить срок его службы.
Емкость аккумуляторов современных электромобилей варьируется от 17,6 кВтч в Smart EQ ForTwo с дальностью действия всего 58 миль до 100 кВтч в Tesla Model S и Model X, которые могут работать более 300 миль без подзарядки. Емкость аккумуляторов и другие соответствующие характеристики для всех текущих электромобилей можно найти на нашем сопутствующем веб-сайте InsideEVs.com. Они также представлены в каждом из списков подержанных электромобилей на MYEV.com.
Емкость аккумулятора
Пожалуй, наиболее важным фактором, который следует учитывать при покупке электромобиля, является расчетный диапазон заряда батареи при полной зарядке, согласно оценке Агентства по охране окружающей среды. Вы можете найти данные о диапазоне заряда батарей и энергопотреблении для всех текущих и прошлых моделей на веб-сайте EPA fueleconomy.gov. Вы также найдете его на наклейке с ценами, которая должна быть прикреплена к боковому окну каждого нового автомобиля, проданного в США.С.
Как и автомобили с обычным двигателем, электромобили проходят лабораторные испытания на предмет их рабочего диапазона и энергопотребления в контролируемых условиях. Их «водят» на динамометре, который похож на беговую дорожку для автомобилей, используя несколько стандартизированных графиков движения для имитации движения по городу и шоссе. Электромобиль начинает тестирование с полностью заряженным аккумулятором и работает до тех пор, пока он полностью не разрядится.
Однако фактический запас хода электромобиля может варьироваться в зависимости от ряда факторов.Ускорение с упором на опережение и вождение на более высоких скоростях, как правило, потребляют больше кВтч, чем при более привычной поездке по городу. Аккумулятор также разряжается быстрее при работе с полной загрузкой пассажиров и груза. При прочих равных условиях более тяжелое транспортное средство будет потреблять больше энергии для достижения и поддержания заданной скорости, чем более легкое.
Важно отметить, что уровень заряда электромобиля будет быстрее снижаться в очень холодную или жаркую погоду. В частности, низкие температуры могут существенно снизить производительность батареи и ее способность принимать заряд.Более того, в то время как бензиновые двигатели выделяют большое количество тепла, которое может быть использовано для обогрева салона автомобиля, система климат-контроля электромобиля полагается исключительно на питание от аккумулятора. Недавнее исследование показало, что когда ртуть опускается до 20 ° F и используется обогреватель автомобиля, средний запас хода электромобиля снижается на 41 процент. Это означает, что модель, рассчитанная на пробег 150 миль при комбинированном движении по городу / шоссе, сможет проехать только около 88 миль без подзарядки. В том же исследовании было установлено, что, когда наружная температура достигает 95 ° F и используется кондиционер, запас хода электромобиля снижается в среднем на 17 процентов.
Зарядка аккумулятора электромобиля
Зарядка большинства электромобилей выполняется дома либо через обычную 120-вольтовую цепь (известную как зарядка уровня 1), либо через выделенную линию на 240 вольт (зарядка уровня 2). В зависимости от емкости аккумулятора автомобиля для полной зарядки с использованием зарядки уровня 1 может потребоваться от восьми до более 16 часов.
Хотя установка электриком 240-вольтного питания в вашем гараже будет стоить несколько сотен долларов, это окупится с точки зрения времени зарядки всего за четыре часа.Если ваш поставщик энергии предлагает скидку на электроэнергию, потребляемую в непиковые часы, вы можете сэкономить деньги, запланировав зарядку в середине ночи.
Существует еще более быстрая альтернатива, называемая зарядкой уровня 3, хотя она ограничена небольшой, но растущей системой общественных зарядных станций. Также называемая быстрой зарядкой постоянного тока, она может разряжать аккумулятор электромобиля до 80 процентов от его емкости всего за 30 минут, в зависимости от автомобиля.
Однако имейте в виду, что зарядка аккумулятора электромобиля в холодную погоду занимает больше времени, чем при более высоких температурах, независимо от того, какой уровень заряда используется.
Гарантия на аккумулятор
К сожалению, все аккумуляторные батареи электромобилей со временем несколько разряжаются и теряют способность поддерживать полный заряд. Однако это не такое ужасное предупреждение, как кажется. По данным организации Plug In America, средняя Tesla Model S теряет всего 2,3 мили запаса хода на каждые 10 000 миль пробега. Сама Tesla сообщает, что при контролируемых испытаниях ее батареи сохранили 80 процентов своего диапазона после пробега в моделируемых 500 000 миль.С другой стороны, электромобили с меньшим радиусом действия могут страдать от дополнительного износа, поскольку регулярная разрядка большей части или всего заряда батареи со временем приводит к более быстрому снижению ее емкости.
С другой стороны, федеральные правила требуют, чтобы аккумулятор электромобиля, замена которого может стоить тысячи долларов, был покрыт гарантией на срок не менее восьми лет или 100 000 миль. что наступит раньше. Со своей стороны, Hyundai расширяет это действие на срок службы Kona Electric, в то время как Kia увеличивает его до 10 лет или 100000 миль на моделях Niro и Soul EV.
Однако имейте в виду, что каждая гарантия на электромобиль содержит исключения в отношении срока службы батареи. Например, некоторые автопроизводители покрывают аккумуляторную батарею только в случае полного отказа, в то время как другие, в том числе BMW, Chevrolet, Nissan, Tesla (Model 3) и Volkswagen, заменят ее, если она упадет до указанного процента емкости во время действия гарантии, которая обычно составляет 60 -70 процентов.
Наконец, если вы покупаете или продаете подержанный электромобиль, имейте в виду, что оставшаяся часть первоначальной гарантии на аккумулятор перейдет к следующему владельцу.
Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее (Журнальная статья)
Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее . США: Н. п., 2019. Интернет. DOI: 10.1007 / s41918-018-0022-z.
Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/s41918-018-0022-z
Дин, Юаньли, Кано, Захари П., Ю, Айпин, Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй. Вт. «Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее». Соединенные Штаты. https: // doi.org / 10.1007 / s41918-018-0022-z. https://www.osti.gov/servlets/purl/1561559.
@article {osti_1561559, title = {Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее}, author = {Дин, Юаньли и Кано, Захари П. и Ю, Айпин и Лу, Цзюнь и Чен, Чжунвэй}, abstractNote = {Литий-ионные батареи (LIB) в настоящее время являются наиболее подходящими накопителями энергии для питания электромобилей (EV) благодаря их привлекательным свойствам, включая высокую энергоэффективность, отсутствие эффекта памяти, длительный срок службы, высокую плотность энергии и высокую мощность. плотность.Эти преимущества позволяют им быть меньше и легче, чем другие традиционные аккумуляторные батареи, такие как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлогидридные батареи (Ni-MH). Однако современные электромобили по-прежнему страдают от ограничений производительности (диапазон, скорость зарядки, срок службы и т. Д.) И технологических барьеров (высокая стоимость, безопасность, надежность и т. Д.), Что ограничивает их широкое распространение. Учитывая эти факты, в данном обзоре конечной целью является широкое проникновение на рынок электромобилей с приводом от LIB, а затем обсуждаются последние достижения и проблемы электромобилей, в основном сосредоточивая внимание на ресурсах критически важных элементов, нынешних и будущих рынках электромобилей, а также стоимости и производительности LIB.Наконец, новый химический состав и технологии аккумуляторов, включая материалы электродов с высокой энергией и полностью твердотельные аккумуляторы, также оцениваются на предмет их потенциальных возможностей в электромобилях дальнего действия следующего поколения}, doi = {10.1007 / s41918-018-0022-z}, url = {https://www.osti.gov/biblio/1561559}, journal = {Electrochemical Energy Reviews}, issn = {2520-8489}, число = 1, объем = 2, place = {United States}, год = {2019}, месяц = {1} }
Сложное управление температурным режимом, системное напряжение 800 В
Performance Battery Plus расположен в днище Taycan, что обеспечивает низкий центр тяжести и, как следствие, спортивные характеристики вождения.Батарейный отсек — это несущий элемент конструкции кузова, в котором размещены охлаждающие и электронные компоненты, а также они защищены от воздействия окружающей среды.
Водонепроницаемый корпус представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из крышки вверху и перегородки внизу. Между ними устанавливается рамный аккумуляторный каркас ферменной конструкции с множеством отсеков. Охлаждающие элементы наклеиваются под перегородкой. Батарейный отсек защищен стальной защитной пластиной.В качестве каркаса батареи разработчики остановили свой выбор на легком алюминиевом корпусе. С одной стороны, это обеспечивает много места для установки модулей ячеек и, как следствие, большую емкость батареи. С другой стороны, это позволило сохранить низкий вес транспортного средства. Используются современные методы соединения, такие как сварка MIG ( металл, сварка с i nert g asses) на корпусе аккумуляторной батареи, лазерная сварка на перегородке и защитных пластинах и теплопроводный клей на линии системы под аккумулятором ( см. ниже).
Системное напряжение 800 В: меньший вес, более быстрая зарядка
Taycan — это первый серийный автомобиль с системным напряжением 800 вольт вместо обычных 400 вольт для электромобилей. Это обеспечивает стабильно высокую производительность, сокращает время зарядки и уменьшает вес и пространство для установки кабелей.
Двухуровневая батарея Performance Battery Plus, используемая в Taycan Turbo S и Taycan Turbo, содержит 33 модуля ячеек, каждый из которых состоит из 12 отдельных элементов (всего 396).Общая мощность 93,4 кВтч. Сами клетки представляют собой так называемые карманные клетки. В этом типе ячейки пакет электродов заключен не в жесткий корпус, а в гибкую композитную фольгу. Это позволяет оптимально использовать прямоугольное пространство, доступное для батареи, и снизить вес.
Каждый модуль имеет внутренний блок управления для контроля напряжения и температуры и соединены друг с другом с помощью шин. Гаражи для ног — ниши в аккумуляторной батарее в пространстве для ног сзади — обеспечивают максимальный комфорт для сидения в задней части салона и позволяют сидеть на небольшой высоте, типичной для спортивных автомобилей.
Тепловой насос с интеллектуальными функциями
Аккумуляторная батарея встраивается в контур охлаждения автомобиля через трубопроводную систему и насос охлаждающей жидкости. Его можно охлаждать или нагревать, чтобы он всегда работал в идеальном температурном окне. Охлаждающие элементы были размещены вне самого батарейного отсека и приклеены к его нижней стороне для обеспечения теплопередачи. Основная цель разработки заключалась в том, чтобы отводить как можно меньше тепла в окружающую среду и, таким образом, обеспечивать максимальную энергоэффективность зимой.
Аккумулятор также может накапливать отходящее тепло от высоковольтных компонентов с жидкостным охлаждением. В результате он служит накопителем тепла или буфером, который позволяет выполнять интеллектуальные функции, такие как кондиционирование, для обеспечения характеристик движения: целевая температура аккумулятора определяется на основе заряда аккумулятора и выбранной программы движения. Это обеспечивает спортивные ходовые качества и позволяет использовать Launch Control.
В зависимости от температуры наружного воздуха аккумулятор предварительно нагревается до определенного температурного уровня, когда автомобиль подключается к электросети для зарядки.Предварительное кондиционирование салона возможно независимо от электросети.
Автомобиль также прогнозирует потребление электроэнергии системой кондиционирования воздуха и кондиционирование компонентов на основе температуры наружного воздуха, влажности и солнечного света, а также текущей выбранной программы движения и соответствующих настроек автоматической системы климат-контроля. Текущий диапазон рассчитывается с использованием этих цифр. Параллельно с этим PIRM (Porsche Intelligent Range Manager) предоставляет фоновый прогноз для других программ вождения.При активации ведения по маршруту, если расчет дальности показывает, что пункт назначения может быть достигнут при низком заряде аккумулятора, система переключается на более энергоэффективную программу вождения и другой режим климат-контроля.
Дополнительное содержание
Спортивные автомобили, дизайн которых был переработан с учетом экологических требований. Первый полностью электрический спортивный автомобиль Taycan знаменует начало новой эры для Porsche, поскольку компания систематически расширяет ассортимент своей продукции в области электромобильности.Обзор.
Зарядка электромобилей 101 | CALeVIP
Узнайте больше о различных вариантах зарядки электромобилей (EV).
Зарядные устройства для электромобилей уровня 1, 2 и постоянного тока
Зарядные устройства
EV делятся на три категории: уровень 1, уровень 2 и быстрая зарядка постоянного тока (DC). Одно из различий между этими тремя уровнями — это входное напряжение, уровень 1 использует 110/120 вольт, уровень 2 использует 208/240 вольт, а быстрые зарядные устройства постоянного тока используют от 200 до 600 вольт.Многочисленные производители выпускают зарядные устройства с разнообразной продукцией и разными ценами, приложениями и функциями.
Уровень 1 Зарядка
Зарядка
Level 1 является рентабельной — в ней используется стандартная розетка на 110 В, что позволяет водителям электромобилей использовать комплект зарядных шнуров, поставляемый с большинством электромобилей, практически в любом месте. Эта зарядка занимает больше всего времени и используется в основном в качестве дополнительной, аварийной или резервной зарядки.
Зарядка уровня 1 может быть жизнеспособным решением в многоквартирных домах (MUD), таких как многоквартирные дома или кондоминиумы, а также на некоторых рабочих местах.В настройках MUD большая часть зарядки уровня 1 осуществляется от существующих розеток на 110 В на стоянке или в личных гаражах / навесах жителей. Когда планируются новые зарядные устройства, схема с более высокой выходной мощностью 240 В часто оказывается более рентабельной, поскольку предлагает большую емкость для зарядки по эквивалентной установленной цене.
Выходная мощность зарядки уровня 1 незначительно отличается, но обычно составляет от 12 до 16 ампер непрерывной мощности. При этих уровнях мощности зарядное устройство уровня 1 может обеспечить от 3 до 3.5 и 6,5 миль диапазона за час зарядки. Эти тарифы могут быть удовлетворительными для водителей, которые не проезжают более 30-40 миль в день и могут использовать зарядное устройство на ночь.
Большинство электромобилей поставляются с фирменным шнуром Level 1 в багажнике. Существует всего несколько сторонних производителей зарядных устройств уровня 1, и большинство из них предназначены для использования в жилых помещениях.
Уровень 2 Зарядка
Зарядные устройства
Level 2 — это типичные решения для жилых и коммерческих помещений.Большинство из них предлагают более высокую выходную мощность, чем зарядные устройства уровня 1, и обладают дополнительными функциями, недоступными для зарядных устройств уровня 1. В целом зарядные устройства уровня 2 различаются между зарядными устройствами, не подключенными к сети, и зарядными устройствами, подключенными к сети.
Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети
Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети, используются как в одноквартирных домах, так и в MUD. Они могут быть разработаны для использования в помещении или на открытом воздухе (например, NEMA 3R, NEMA 6P, NEMA 4x) и обычно вырабатывают от 16 до 40 ампер выходной мощности, что может обеспечить от 14 до 35 миль электрического диапазона за час зарядки.Они выполняют ту же функцию, что и зарядные устройства 1-го уровня, однако, если для установки выделенной цепи для зарядки электромобилей требуется разрешение на электричество, чаще всего лучше установить 240-вольтовую цепь для зарядки 2-го уровня.
Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети, полезны для установки в MUD или коммерческих объектах, которые питаются от субпанелей жителей или арендаторов. В этом случае вся электроэнергия, используемая зарядными устройствами, будет включена в счет за электроэнергию человека, что устраняет необходимость в отдельном счетчике зарядных устройств.Кроме того, при наличии электрической емкости несетевые зарядные устройства уровня 2 полезны для узлов сети, которым требуется более высокая мощность, чем зарядка уровня 1, но которые не имеют большого бюджета.
Зарядные устройства
уровня 2 доступны с различными выходными мощностями от 16 до 40 ампер, с несетевыми зарядными устройствами по несколько более низкой цене, чем сетевые зарядные устройства. Таким образом, если жителю / владельцу недвижимости не нужны сетевые зарядные устройства (описанные в следующем разделе), зарядных устройств, не подключенных к сети, будет достаточно.
Сетевые зарядные устройства
Хотя сетевые зарядные устройства иногда используются в частных домах, они более распространены в коммерческих / рабочих условиях, где требуются платежи, или в MUD, где счет за электроэнергию разделяют несколько жителей. Они могут быть разработаны для использования внутри или вне помещений (например, NEMA 3R, NEMA 6P, NEMA 4x). Сетевые зарядные устройства уровня 2, как и несетевые зарядные устройства, обычно вырабатывают от 16 до 40 ампер выходной мощности, что может обеспечить от 14 до 35 миль электрического диапазона за час зарядки, а их выходная мощность иногда регулируется.Некоторые из расширенных функций включают удаленный доступ / управление через Wi-Fi или сотовую связь, управление доступом / возможность принимать несколько форм оплаты, балансировку нагрузки между несколькими зарядными устройствами и многое другое.
Сетевые зарядные устройства
полезны для сайтов, которым необходимо контролировать потребление электроэнергии несколькими зарядными устройствами, у которых несколько водителей используют одно зарядное устройство или требуют оплаты за использование зарядных устройств, а также для сайтов с небольшой электрической мощностью и, следовательно, для балансировки своей нагрузки.Некоторые модели сетевых зарядных устройств также могут ограничивать зарядку определенными часами, что позволяет оператору максимизировать структуру тарифов на электроэнергию по времени использования (TOU) и разрешать зарядку только тогда, когда электроэнергия самая дешевая (обычно где-то между 21:00 и 6:00). . Этот тип контроля также увеличивает вероятность участия в программах реагирования на спрос коммунальных предприятий. Следовательно, хотя сетевые зарядные устройства дороже, чем несетевые зарядные устройства, они обладают гораздо большей функциональностью и могут предоставить больше возможностей для рабочего места, коммерческого объекта или MUD.
DC Быстрая зарядка
Зарядные устройства
DC — самые мощные зарядные устройства для электромобилей на рынке. Они часто используются в качестве расширителей диапазона вдоль основных транспортных коридоров для поездок на дальние расстояния и в городских условиях для поддержки водителей без зарядки дома или водителей с очень большим пробегом. Большинство представленных на рынке устройств быстрой зарядки постоянного тока заряжаются от 25 до 50 кВт. При нынешних скоростях зарядки они идеально подходят для мест, где человек будет проводить от 30 минут до часа, таких как рестораны, зоны отдыха и торговые центры.
Доступные в настоящее время устройства быстрой зарядки постоянного тока требуют входного напряжения 480+ вольт и 100+ ампер (50-60 кВт) и могут произвести полную зарядку электромобиля с аккумулятором на 100 миль диапазона чуть более чем за 30 минут (178 миль электрического привода). за час зарядки). Однако новые поколения устройств быстрой зарядки постоянного тока набирают обороты и могут производить 150–350 кВт мощности.
Важно отметить, что не каждая модель электромобиля поддерживает быструю зарядку постоянным током, и, следовательно, они не могут использоваться каждым водителем электромобиля.Кроме того, в связи с электрической нагрузкой и требованиями к проводке для установки требуется наличие коммерческого электрика на этапе первоначального планирования. Кроме того, быстрые зарядные устройства постоянного тока имеют несколько стандартов для разъемов, тогда как существует только один общий стандарт для зарядки уровней 1 и 2 (SAE J1772). Зарядные устройства постоянного тока имеют три типа разъемов: CHAdeMO, CCS или Tesla.
.

Напряжение автомобильного аккумулятора — ElectrikTop.ru

Основные характеристики, по которым можно проверить исправность аккумулятора

Напряжение расскажет об аккумуляторе всё

Правильная зарядка АКБ

инструкция по тесту рабочей АКБ

Нормальное напряжение АКБ

Причины снижения показателя

Уровень U в зимний период

Снятие показателей

Признаки плохого заряда

Рекомендации по зарядке

Особенности эксплуатации АКБ

Основные характеристики, по которым можно проверить исправность аккумулятора

Напряжение расскажет об аккумуляторе всё

Правильная зарядка АКБ

1 Напряжение аккумулятора – о чем расскажет

2 Контроль состояния – необходимые инструменты

3 Применение нагрузки – проверка и оценка параметров

4 Источник питания на морозе – почему падает емкость

5 Зарядка аккумулятора – величина напряжения и тока

Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля

Полезные ответы: что такое напряжение аккумулятора

Что такое и как правильно замерить напряжение аккумулятора.

Методы заряда аккумуляторов

Как проверить заряд и емкость автомобильного аккумулятора? ✔️

Заряженная и разряженная аккумуляторная батарея:

Новая заряженная батарея и БУ заряженная батарея — с точки зрения пластин аккумулятора, это выглядит так:

Нагрузочное тестирование аккумулятора можно разделить на два метода:

Сравнение результатов тестирования аккумуляторной батареи с помощью нагрузочной вилки и тестером пускового тока:

Лучшие инструменты

Введение в аккумуляторные системы для электромобилей

EV: напряжение и емкость

Безопасность в батареях электромобилей: контакторы (и пироплавкие предохранители)

Печатные платы контроля батареи EV

Системы управления батареями (BMS)

EV design — расчет батареи — x-engineer.org

Архитектура аккумуляторных блоков

Аккумулятор расчет

Электронный калькулятор батареи (он-лайн)

Ссылки:

Электромобили, объясненные для редукторов

Основные сведения об аккумуляторах электромобилей

Емкость аккумулятора

Зарядка аккумулятора электромобиля

Гарантия на аккумулятор

Автомобильные литий-ионные аккумуляторы: текущее состояние и перспективы на будущее (Журнальная статья)

Сложное управление температурным режимом, системное напряжение 800 В

Системное напряжение 800 В: меньший вес, более быстрая зарядка

Тепловой насос с интеллектуальными функциями

Дополнительное содержание

Зарядка электромобилей 101 | CALeVIP

Зарядные устройства для электромобилей уровня 1, 2 и постоянного тока

Уровень 1 Зарядка

Уровень 2 Зарядка

Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети

Сетевые зарядные устройства

DC Быстрая зарядка

Добавить комментарий Отменить ответ