Параметры аккумуляторов: Какие параметры аккумулятора нужно контролировать — правильная эксплуатация аккумуляторных батарей — Пульсар Лимитед

Содержание

Какие параметры аккумулятора нужно контролировать — правильная эксплуатация аккумуляторных батарей — Пульсар Лимитед


Проблемы, которые возникают при эксплуатации аккумуляторов, связаны с их старением, физическим износом, а также во многом – с условиями работы.

В ИБП и в системах электропитания постоянного тока применяются свинцово-кислотные необслуживаемые герметичные батареи VRLA типа, работающие в буферном режиме, когда большую часть времени они подзаряжаются и отдают энергию в нагрузку только при пропадании напряжения внешней сети электроснабжения.

Особенностью батарей этого типа (особенно низкокачественных, производимых из переработанного свинца) является то, что они могут отказать внезапно. Специалисты отмечают, что бывают случаи, когда у рабочей аккумуляторной батареи (АКБ) вдруг осыпается пластина или закорачивает банку, в результате вся батарея или часть ее выходит из строя. И хотя обычно есть какие-то предпосылки надвигающихся неприятностей, но, к сожалению, не в 100% случаев. И все же необратимые процессы возникают в свинцово-кислотных аккумуляторах не сразу и не вдруг, а причина отказа почти всегда определяется условиями эксплуатации: температурой окружающей среды, режимами заряда и разряда, качеством и плотностью электролита, его уровнем в элементах батареи и др.

Необходимость контроля АКБ вытекает уже из того факта, что ее время жизни ограничено, батарея стареет. Теряются начальные параметры, время поддержки уменьшается, развивается процесс сульфатации пластин. Поэтому контролировать состояние АКБ очень важно. Ведь аккумуляторы не подлежат ремонту и ЗИП для них не предусмотрен. Какие же параметры необходимо проверять при мониторинге аккумуляторных батарей?

Основной из них – емкость АКБ или объем энергии, запасаемый батареей. Это своего рода консолидирующий параметр, который находится во взаимосвязи с несколькими другими, влияющими на емкость батареи и срок ее службы. К ним относятся, в частности, температура окружающей среды, внутреннее сопротивление батареи, параметры заряда и разряда.

Температура окружающей среды (рабочая температура) – важный и даже определяющий параметр. Аккумуляторная батарея любого типа подчиняется закону электрохимической активности, ее износ находится в экспоненциальной зависимости от температуры. Чем она выше, тем более активны электрохимические процессы в аккумуляторе и быстрее идет потеря его рабочих характеристик. Поэтому рабочая температура является, пожалуй, самым критичным параметром для свинцово-кислотных АКБ (щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы в меньшей степени подвержены влиянию температурного фактора, поэтому в суровых климатических условиях – арктических, и, наоборот, чересчур жарких – применяют именно этот тип батарей).

Оптимальный температурный диапазон, при котором сохраняется номинальная емкость и обеспечивается максимальный срок службы батареи: от +20° до +25°С. Считается, что ресурс АКБ уменьшается в два раза при увеличении температуры на каждые десять градусов. Это достаточно распространенный в практике и близкий к реальности показатель.

Предельные для кислотно-свинцовых аккумуляторов рабочие температуры – не выше +50° – 60°С. С дальнейшим повышением температуры может возникнуть так называемый «тепловой разгон», и батарея выйдет из строя. 

При понижении температуры электрохимические реакции идут медленнее, что должно увеличивать срок службы АКБ. На самом деле это не так, потому что при низких температурах с уменьшением электрохимической активности снижаются и возможности батареи по отдаче в нагрузку энергии, ее емкость уменьшается. При этом АКБ может работать на пределе своих возможностей, что также снижает срок ее службы. Поэтому есть такой своеобразный «остров» стабильной работы аккумуляторов в диапазоне температур от +5 до +25°С.

Не случайно, когда указывается емкость и срок службы АКБ, оговаривается, при какой температуре и в каком режиме эксплуатации: при определенном разряде (обычно 10-часовом С10 или 20-часовом С20) для конечного напряжения на элементе 1,8 В, или ином. 

Внутреннее сопротивление (проводимость или импеданс) аккумуляторной батареи для ИБП – это параметр, который позволяет оценить реальное состояние АКБ и прогнозировать ее время жизни. С увеличением внутреннего сопротивления падает и емкость аккумулятора. По изменению импеданса можно прогнозировать внезапный выход батареи из строя. Внутреннее сопротивление АКБ начинает расти, затем с некоторого момента оно растет очень быстро, и после этого батарея быстро теряет емкость и выходит из строя. Наступление этого события означает, что аккумулятор следует заменить. Высокое внутреннее сопротивление может указать также на возможные ослабления соединений в местах подключения к АКБ или на обрыв внутри нее.

Контроль напряжения на батарее позволяет определить такие отказы, как короткое замыкание между пластинами батареи. Кроме того, контроль напряжения и тока АКБ дает возможность проследить историю эксплуатации батареи: когда и сколько времени она находилась в покое или работала на нагрузку, зафиксировать величину тока разряда и какой была его глубина, как происходил заряд аккумулятора и т.д.

 Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!


Характеристики автомобильных аккумуляторов

Без аккумулятора автомобиль превращается в бесполезную недвижимость — лишь редкие современные машины допускается заводить с толчка. Аккумулятор служит источником питания не только для стартера, но и для многочисленных электронных устройств, отвечающих за безопасность либо комфортабельность транспортного средства. Именно поэтому к подбору батареи стоит относиться очень серьёзно — неподходящее устройство может стать причиной отказа автомобиля в неподходящий момент либо даже его повреждения. Чтобы не допускать подобных ошибок, стоит внимательно рассмотреть основные характеристики аккумулятора для автомобиля.

Совместимость

Современные аккумуляторы максимально унифицированы, что позволяет облегчить их выбор, но между батареями всё же имеется немало различий. Главной отличительной чертой аккумулятора является его номинальное напряжение. Выделяют три основных вида батарей:

  • 6 Вольт — для мопедов, багги, некоторых квадроциклов и прочей лёгкой техники;
  • 12 Вольт — все легковые автомобили, большинство мотоциклов и квадроциклов;
  • 24 Вольт — тяжёлые дизельные грузовики, спецтехника.

Конечно, существуют и нестандартные аккумуляторы, однако ими комплектуется только техника, изготовленная в единичном экземпляре.

Большинство современных батарей по-прежнему имеет классическую свинцово-кислотную компоновку. Её нельзя назвать наиболее эффективной, однако такая технология позволяет достичь оптимального баланса между характеристиками аккумулятора и его стоимостью. В последнее время начали набирать популярность гелевые батареи. Принцип их действия аналогичен, однако такие аккумуляторы содержат очень густой электролит, который не допускает выхода газов наружу — это позволяет улучшить характеристики устройства и сделать его максимально безопасным. Существуют батареи, созданные с применением никель-металлгидридной технологии и литиевые аккумуляторы (литий-ионные, литий-полимерные, литий-фосфатные) — обычно они предназначаются для гибридных транспортных средств и несовместимы с электросетью обычного автомобиля.

При покупке аккумулятора необходимо обращать внимание на его клеммы, которые различаются по толщине и полярности.

В отечественных и европейских автомобилях применяется прямая полярность батарей, что предполагает расположение плюсовой клеммы справа. Японские и некоторые американские автомобили требуют установки батарей с обратной полярностью — теоретически, можно использовать и другой аккумулятор, но для этого понадобится существенно удлинить провода. Толщина клемм может соответствовать двум стандартам — наиболее распространён европейский, которому соответствует диаметр 19,5 мм у контакта «+» и 17,9 мм у «-». Альтернативой ему служит азиатский стандарт, у которого диаметр клемм равен 12,7 и 11,1 мм соответственно.

Нельзя забывать о наружных габаритах батареи, например, в лёгких грузовиках могут использоваться 12-вольтовые приспособления с крупным корпусом, которые точно не подойдут для установки на легковушку. Покупателю рекомендуется обращать внимание и на тип крепления аккумулятора, который может быть верхним либо нижним. Закрепить батарею можно и с помощью самодельного фиксатора, но никто не даст гарантию надёжности электросистемы в этом случае.

Чтобы не допустить ошибки при покупке, лучше перепишите всю информацию со старого аккумулятора либо возьмите с собой инструкцию по эксплуатации транспортного средства. Продавец поможет вам разобраться в условных обозначениях и подберёт подходящую батарею.

Электротехнические параметры

Главной характеристикой любого аккумулятора — в том числе и не автомобильного, является его ёмкость, которая измеряется в Ампер-часах (Ач). Подбор оптимальной батареи в этом случае осуществляется по рекомендациям производителя — в инструкции по эксплуатации транспорта должна указываться минимально допустимая ёмкость для гарантированного запуска мотора. Специалисты дают следующие рекомендации по выбору аккумуляторов:

  • До 40 Ач — малолитражные легковые авто, использующиеся в тёплом климате;
  • До 60 Ач — бензиновые авто в умеренном климате;
  • До 80 Ач — бензиновые и некоторые дизельные авто в холодном климате;
  • До 100 Ач — любые бензиновые и дизельные легковые машины;
  • Свыше 100 Ач — коммерческая и специальная техника.

Покупать батарею чрезмерно большой ёмкости не рекомендуется, поскольку генератор не будет успевать подзаряжать её и со временем произойдёт накопление серы в ячейках. В условиях суровой зимы неполная зарядка мощного аккумулятора способна уменьшить срок его службы почти вдвое.

Перед покупкой следует внимательно изучить характеристики аккумулятора

Очень большое значение имеет ток холодной прокрутки — он показывает, какой будет отдача аккумулятора при попытке завести автомобиль после ночи, проведённой под открытым небом на морозе. Существует два стандарта измерения этого показателя, которые отличаются базовыми условиями — DIN и EN. Продавцы иногда идут на махинации, пытаясь выдать ток по EN за DIN и привлечь клиента завышенными характеристиками аккумулятора — чтобы избежать этого, нужно самостоятельно взглянуть на изделие и найти соответствующие буквы после обозначения тока холодной прокрутки. Нормальным значением согласно DIN является ток выше 250 А, в соответствии с EN — 420 А и выше.

Рассматривая характеристики автомобильного аккумулятора, обязательно обратите внимание на резервную ёмкость такого компонента. В отличие от основного параметра, она измеряется не в Ампер-часах, а минутах, в течение которых батарея сможет работать без подзарядки с нагрузкой в 25 А. Такой стандарт измерения соответствует ситуации, в которой генератор выходит из строя холодной зимней ночью. Показатель позволяет узнать, хватит ли заряда, чтобы доехать домой либо до СТО с включёнными фарами, обогревом салона и всеми электронными системами. Резервная ёмкость батареи должна превышать 40 минут — оптимальным вариантом считаются модели с показателем, составляющим 60–120 минут непрерывной автономной работы автомобиля.

Технологии

Наибольшее распространение на территории России получили обслуживаемые аккумуляторы, которые требуют регулярного долива дистиллированной воды для поддержания свойств электролита. Главное преимущество подобной технологии — невысокая себестоимость изделия, а также его превосходная надёжность. Обслуживаемый аккумулятор не боится глубокого разряда и может быть восстановлен после длительного хранения автомобиля под открытым небом на морозе. Очень популярная модификация таких батарей — малообслуживаемые устройства, которые требуют восполнения запаса дистиллированной воды примерно один раз в год против 2–3 раз у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Такие приспособления имеют увеличенный срок эксплуатации и большую морозостойкость.

Однако в последнее время на российский рынок вышли необслуживаемые батареи, которые вовсе не требуют долива электролита и могут работать без вмешательства человека в течение всего срока годности. Жидкость в их банках может быть впитана в специальный стекловолоконный наполнитель, который препятствует её испарению. Кроме того, недавно были разработаны и гелевые аккумуляторы, технические характеристики которых также позволяют называть их необслуживаемыми. Благодаря добавлению кремния в электролит, он превращается в густой гель, не испаряющийся и не меняющий своего объёма даже под воздействием сильного нагрева. Гелевые аккумуляторы считаются наиболее безопасными — благодаря полному отсутствию газообразования их можно хранить даже в жилых помещениях.

Поскольку свинец достаточно плохо переносит длительное пребывание в агрессивной среде, которую представляет собой электролит на базе серной кислоты, его необходимо легировать для получения требуемых параметров надёжности. Чаще всего используется сурьма, которая делает батарею намного более устойчивой к таким воздействиям, как нагрев и переохлаждение. Однако аккумуляторы с большим количеством сурьмы имеют достаточно серьёзный недостаток, который представлен закипанием электролита при значительных отклонениях электротехнических параметров от нормы. Чтобы устранить этот недостаток, были разработаны батареи с другими легирующими веществами — наибольшую популярность получил кальций.

Кальциевые батареи очень надёжны и долговечны, а также практически не подвержены разрушению при воздействии на них ударных нагрузок и вибраций. Образующийся при контакте с серной кислотой сульфат кальция покрывает свинцовые пластины аккумулятора, защищая их от коррозии и чрезмерного перегрева при перезарядке. Как результат, устройства кальциевого типа выдерживают скачки напряжения в пределах 25% без существенных повреждений. Казалось бы, кальциевые батареи, эффективные и недорогие в производстве, должны полностью вытеснить с рынка устройства другого типа. Однако стоит обратить внимание на значительные недостатки таких аккумуляторов:

  • Потеря половины ёмкости при первом глубоком разряде без возможности её последующего восстановления;
  • После потери 70% ёмкости существует вероятность полного выхода из строя батареи — это может произойти, если автомобиль долгое время будет стоять с включённым электрооборудованием;
  • Кальциевые устройства запрещается использовать в автомобилях с неисправным электрооборудованием — это гарантированно нарушает их нормальную работу;
  • При температуре ниже -30 градусов хранить кальциевый аккумулятор лучше в тёплом помещении — иначе гарантию его исправности получить не удастся;
  • Для перезарядки такого приспособления потребуется дорогостоящее зарядное устройство с электронным управлением.

Чтобы избавиться от недостатков кальциевых и сурьмянистых аккумуляторов, многие крупные компании начали выпуск гибридных батарей, в которых используется оба легирующих элемента. Они имеют умеренную надёжность и ёмкость, но не повреждаются при глубоком разряде и не требуют соблюдения столь же строгих правил. Существуют и альтернативные гибридные батареи, в которых вторым легирующим элементом кроме кальция является серебро. Такие устройства очень надёжны и долговечны, а также невосприимчивы к быстрому глубокому разряду, но по понятным причинам дороги. Выпускаются и малосурьмянистые аккумуляторы, в которых содержание легирующего элемента не превышает 3% — они невосприимчивы к нагреву и глубокому разряду, но имеют ограниченный срок пригодности.

Дополнительная информация

Обслуживаемые аккумуляторы позволяют контролировать уровень электролита без малейших проблем — достаточно открутить пробку одной банки, чтобы увидеть, требуется ли долив дистиллированной воды. Однако малообслуживаемые и необслуживаемые устройства такой возможности не предоставляют — без помощи специалиста получить доступ к внутренним компонентам таких батарей не удастся. Контроль плотности электролита осуществляется в них с помощью специального индикатора, называемого «магическим глазком». В зависимости от степени износа батареи он меняет свой цвет с зелёного на красный, сигнализируя о необходимости обслуживания либо замены источника питания. В моделях с белыми стенками уровень электролита удаётся замерить, посветив на них фонариком.

Многие современные аккумуляторы оснащены полиэтиленовым пористым сепаратором, который устанавливается внутри их корпуса — такое приспособление предотвращает замыкание пластин между собой и существенно повышает срок эксплуатации устройства. Сепаратор улучшает характеристики источника питания, предотвращая его разрушение при длительном воздействии вибраций или сильных ударов. Ещё одним защитным компонентом для батареи является отсекатель пламени, который предотвращает возгорание и взрыв при попадании на корпус искры. Он применяется в качественных устройствах обслуживаемой и малообслуживаемой компоновки, повышая уровень защиты автомобиля.

При сильном нагреве батареи серная кислота, содержащаяся в электролите, способна испаряться, образуя едкий аэрозоль. Его появление представляет собой угрозу для безопасности транспорта, а также снижает остаточный срок эксплуатации приспособления. Чтобы устранить эти проблемы, аэрозоль необходимо улавливать и осаждать обратно в резервуары. Для этого применяют крышки аккумуляторов с лабиринтной формой — она позволяет осаждать электролит в форме конденсата, стекающего в банки через специальные каналы.

Аккумуляторы могут комплектоваться защитными крышками и колпачками, которые предотвращают случайный контакт клемм с металлическими деталями автомобиля или проводами — с их помощью удаётся избежать появления серьёзных неполадок электросистемы. Некоторые модели нестандартных размеров, например, азиатские батареи либо изделия для специальной техники, могут комплектоваться набором переходников. В них часто включены накладки, обеспечивающие фиксацию широких клемм на тонких стержнях, а также провода увеличенной длины для быстрой смены полярности. Среди особенностей батарей нужно назвать и наличие ручки для переноски — она выручает автомобилистов, которым приходится поднимать источник питания на высокий этаж многоквартирного дома для его прогрева.

Оптимальный выбор

При подборе аккумуляторной батареи обязательно обратите внимание на её совместимость с вашим автомобилем — достаточно перепутать напряжение или полярность, чтобы устройство не подошло для транспортного средства. Оцените объём двигателя и климатические условия, в которых будет эксплуатироваться автомобиль — от этих параметров зависит ёмкость и сила тока холодной прокрутки. Только после определения этих характеристик приступайте к выбору аккумулятора по технологии его изготовления. Если автомобиль будет использоваться в тёплом климате, стоит отдать предпочтение кальциевой модели, а в холодном — гибридной либо малосурьмянистой. Не забывайте проверять, соответствует ли выбранная вами батарея стандартам надёжности и безопасности.

Характеристики аккумулятора ноутбуков

Основные характеристики аккумуляторов ноутбуков напрямую влияют на время автономной работы устройства, а также на продолжительность срока использования. При выборе новой батареи взамен отработавшего свой срок аккумулятора необходимо обращать внимание на такие характеристики как тип аккумуляторного элемента, емкость, внутреннее напряжение и срок саморазряда. Кроме того, батарея подбирается по размерам и конфигурации, иначе ее будет просто невозможно подключить к устройству.

Тип аккумуляторной батареи

При выборе прежде всего нужно определиться с типом элемента питания. В маркировке указываются обозначения NiCad, NiMh, LiIon и LiPoly. Что они означают, и какой из них лучше?

  • Устаревшими типами аккумуляторов считаются NiCad (никель-кадмиевые) и NiMh (никель-металлогидридные). Второй вариант является более современным: такие аккумуляторы меньше подвержены эффекту памяти и обладают в два раза большей емкостью. В новых ноутбуках известных марок они практически не используются.
  • LiIon – литий-ионные аккумуляторы, на сегодня являющиеся наиболее востребованными, они имеют небольшие размеры, эффект памяти отсутствует, количество циклов заряда и разряда достигает 600.
  • LiPoly – литий-полимерные аккумуляторы, в которых отсутствует жидкий электролит, что полностью исключает утечку. Это инновационные элементы питания с высокой емкостью, они являются наиболее безопасными, но и самыми дорогими.

Технические характеристики аккумуляторов ноутбука

Основной параметр, на который нужно обратить внимание при выборе – это емкость, от которой напрямую зависит продолжительность автономного использования. Емкость измеряется в mWh – миллиВатт/часах или mAh – миллиАмпер/часах. Как правило, на корпусе аккумулятора она указывается в обоих системах измерения: перевести из одной в другую можно по формуле E = q · U, в которой q – это запасаемый заряд, а U – напряжение.

Фактическую емкость и ее отличие от расчетной можно узнать без всяких дополнительных утилит, для этого достаточно войти в командную строку и ввести команду powercfg-energy. Система создаст отчет и сохранит его в файле energy-report.html. Там будет указан тип батареи, производитель, расчетная емкость и последняя полная зарядка. Как только емкость уменьшается на 50%, можно искать другую батарею для замены изношенной. Тем, кто предпочитает долго работать с ноутбуком в автономном режиме, можно подобрать совместимую батарею увеличенной емкости.

Напряжение аккумуляторной батареи зависит от количества элементов питания. Так стандартные трехсекционные батареи имеют напряжение 3х3.6=10.8 V, так как один элемент имеет напряжение 3,6 V. Если же оно увеличено до 3,7V, то общее напряжение батареи составляет 11,1 V. Элементы питания с разницей напряжения не более 0,5 V считаются взаимозаменяемыми, так как каждый современный ноутбук комплектуется контроллером, выравнивающим небольшую разницу. Однако если она превышает 0,5 Вольт, контроллер напряжения будет испытывать постоянную повышенную нагрузку и быстрее выйдет из строя.

Еще один важный параметр при выборе – внутреннее сопротивление аккумулятора. Считается, что чем оно меньше, тем лучше для работы устройства. При напряжении элемента питания в 3,6 V в норме внутреннее сопротивление составляет 150-250 Ом.

Знание основных характеристик поможет правильно подобрать аккумулятор для замены изношенной батареи питания. Если вы затрудняетесь в выборе, воспользуйтесь помощью консультантов нашего магазина и получите всю необходимую информацию.


Как выбрать аккумулятор 18650 для вейпа

В этом обзоре рассматриваются порядок и критерии выбора аккумуляторов 18650 для вейпа, электронной сигареты, шуруповерта. В вейпинге аккумуляторы также получили боле сокращенные названия: акб, аккум, батарея. В статье разбираются технические характеристики и потребительские качества каждого типа батарей применительно к условиям использования.

18650 аккумулятор: размеры

18650 аккумуляторы для вейпа, как и все литий-ионные акб цилиндрической формы, имеют простую маркировку размера (формата):

  1. Первые две цифры обозначают диаметр элемента D, в миллиметрах.
  2. Следующие две цифры — длину элемента L, в миллиметрах, умноженную на 10, чтобы не получалось дробных чисел.

Размеры аккумулятора 18650.

Таким образом, формат 18650 аккумуляторов означает размеры: диаметр 18 мм, длина 65 мм. Элементы с платой защиты имеют размер на 1.5 мм длиннее.

Характеристики аккумуляторов 18650: емкость, напряжение, ток

Разберем вначале основные характеристики аккумуляторов 18650 для электронных сигарет, чтобы в дальнейшем на них опираться. Основные параметры акб 18650:

  1. напряжение,
  2. ток отдачи,
  3. ток заряда,
  4. емкость,
  5. количество циклов заряд-разряд,
  6. безопасность использования,
  7. наличие платы защиты,
  8. срок службы.
  • Напряжение характеризует разность электрических потенциалов между положительным («плюс») и отрицательным («минус») электродами аккумулятора 18650. Напряжение измеряется в Вольтах (Volt) и обозначается буквой «В» (V). Напряжение меняется в процессе разряда. Различают:
    • максимальное напряжение — сразу после полного заряда,
    • минимальное — ниже которого аккум для вейпа разряжать нельзя,
    • номинальное — в середине разряда.
  • Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц в проводнике. Измеряется в Амперах или миллиАмперах. Ток отдачи — это максимальный ток аккумулятора 18650, не приводящий к повреждению или ухудшению характеристик элемента.
  • Ток заряда — максимальный допустимый при зарядке аккумуляторной батареи 18650.
  • Ёмкость аккумулятора 18650 — характеристика, учитывающая время разряда при заданном токе. Ёмкость измеряется в миллиАмпер*часах (мАч), в зарубежном обозначении — milliAmper*hour (mAh).
  • Количество циклов заряд-разряд аккумулятора 18650 для вейпа определяется до снижения его ёмкости не более, чем на 10 процентов.
  • Безопасность использования — характеристика, учитывающая возможность возгорания аккума при его перезаряде, переразряде, перегреве или внешнем повреждении.
  • Для безопасного использования внутри аккумуляторов 18650 устанавливается плата защиты. При использовании незащищенных аккумуляторных батарей для вейпа, плата защиты предусмотрена в самом питаемом устройстве.
  • Срок службы аккумулятора 18650 показывает сколько лет он может эксплуатироваться при условии не превышения характеристики количества циклов заряд-разряд.

Виды литий-ионных аккумуляторов 18650

Литий-ионные аккумуляторы для вейпа разделяются на виды, в зависимости от материала катода:

  1. Литий-кобальтовые LiCoO2.
  2. Литий-марганцевые LiMnO2, LiMn2O4.
  3. Литий-никелевые Li(NiCoMn)O2, Li(NiCoAl)O2.
  4. Литий-железо-фосфатные LiFePO4.
  • Литий-кобальтовые акб 18650 получили наибольшее распространение в бытовой электронике из-за невысокой цены. Обычно эти элементы маркируются как литий-ионные Li-Ion без конкретизации химического состава катода. До настоящего времени они были ограниченно применимы для вейпа из-за небольшого тока отдачи. Сейчас же разработаны ICR аккумуляторы, способные отдавать высокий ток, при этом сохраняя главное достоинство литий-кобальтовых акб — высокую ёмкость. Ярким примером может служить акб «шоколадка» — ICR 18650 LG HG2.
  • Литий-марганцевые элементы уже дают заметно большой ток отдачи, чем литий-кобальтовые, но меньшую ёмкость. Эти элементы уже можно отнести к высокотоковым аккумуляторам 18650 для вейпа или шуруповертов.
  • Литий-никель-марганцевые акб 18650 тоже считаются высокотоковыми. Их ёмкость даже выше, чем у литий-марганцевых.
  • Литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы имеют меньшую ёмкость, но обладают множеством преимуществ:
    • работа при низких температурах,
    • высокое число циклов заряд-разряд (более 2000)
    • достаточно стабильное напряжение во время разряда.
    • высокая безопасность использования.

Все, указанные выше виды аккумуляторов 18650 для вейпа с разными типам катодов, изготавливаются по литий-ионной технологии.

Аккумулятор 18650 Li-Ion: маркировка

По маркировке аккумулятора 18650 Li-Ion можно определить химический тип катода. Маркировка состоит из трех букв:

  1. Первая буква I означает литий-ионная технология (Li-Ion).
  2. Вторая буква — это тип катода.
  3. Третья буква R показывает, что это перезаряжаемый (Rechargeable) элемент питания.
Расшифровка маркировки аккумуляторов 18650 Li-Ion
Обозначение Хим. состав катода
IMR оксид марганца LiMnO2, LiMn2O4
ICR оксид кобальта LiCoO2
INR оксид никеля Li(NiCoMn)O2 или Li(NiCoAl)O2
IFR фосфат железа LiFePO4

INR аккумулятор для вейпа Samsung 25R.

Аккумуляторы 18650: расшифровка альтернативной маркировки

Некоторые производители используют другую маркировку аккумуляторов 18650, которая содержит три буквы, непосредственно указывающие на химический состав. 

Расшифровка альтернативной маркировки аккумуляторов 18650
Обозначение Химический состав
LCO Lithium Cobalt Oxyde. Литий, кобальтовый оксид.
NCM Nickel Cobalt Manganese. Никель-кобальт-марганцевые оксиды.
NCA Nickel Cobalt Aluminium. Никель-кобальт-алюминиевые оксиды.
LMO Lithium Manganese Oxyde. Литий, марганцевый оксид.
LFP Lithium Ferrum Phosphate. Литий, железа фосфат.
NCR Nickel Cobalt Rechargeable. Никель-кобальтовый катод.

NCR литий-кобальтовый аккумулятор 18650 — Panasonic NCR18650GA Li-Ion 3500 mAh


Надо учитывать, что на аккумуляторы 18650 для вейпа могут наноситься обе маркировки.

Высокотоковые аккумуляторы 18650 для вейпа

В таких устройствах, как вейп или шуруповерт, требуются аккумуляторы 18650, которые которые могут отдавать большой ток. Такие акб называются высокотоковыми. Однако, надо учитывать, что оптимальные конструкции элементов питания под высокий ток и под максимальную ёмкость отличаются. Поэтому высокотоковые аккумуляторы 18650 имеют меньшую ёмкость, чем максимально возможную для литиевых элементов. В своем большинстве, литий-кобальтовые акб 18650 имеют высокую емкость, но не могут отдавать большой ток. Поэтому для применения в вейпах и шуруповертах необходимо выбирать литий-кобальтовые акб особой конструкции, допускающие высокий ток разряда.

Рекомендуемые высокотоковые акб 18650:

  1. Литий-марганцевые IMR.
  2. Литий-никелевые INR.
  3. Литий-железофосфатнные IFR.

Высокотоковый аккумулятор 18650 для вейпа Robiton LGC3000 20A (LG 18650 HG2).

Аккумуляторы 18650 с защитой и без защиты

Аккумуляторы 18650 для безопасности использования могут выпускаться с платой защиты, установленной в корпус акб. Аккумуляторы без защиты должны эксплуатироваться в устройствах, содержащих защитную плату внутри них.

Аккумулятор 18650 с защитой Robiton 3000 mAh.

LiFePO4 акб 18650 самые безопасные, поэтому они выпускаются без платы защиты.

Аккумулятор 18650 без защиты Robiton SON2100 30А (Sony US18650 VTC4).

Как выбрать аккумулятор 18650 для вейпа: мехмода и платы

При выборе аккумулятора 18650 для вейпа следует понимать, что современные технологии пока не позволяют изготавливать акб со всеми максимальными характеристиками по:

  • ёмкости,
  • току отдачи,
  • количеству циклов заряд-разряд,
  • безопасности использования.

Поэтому рекомендуем, прежде всего, обращать внимание на характеристику, наиболее важную для Вас и Вашего устройства. Для электронной сигареты важен отдаваемый ток, обеспечивающий работу конкретного vape-девайса на максимальной мощности, а также безопасность использования. Рекомендуем выбирать для электронной сигареты аккумуляторы 18650 литий-марганцевые IMR или литий-железофосфатные LiFePO4. Они отдают высокий ток и наиболее безопасны в применении.

При выборе аккумулятора 18650 для электронной сигареты, в первую очередь, стоит определиться с типом девайса:

  1. Механический мод (мехмод).
  2. Электронная плата.
  • В мехмодах нет электроники, контролирующей разряд. Значит, легко превысить максимально допустимый ток для данного 18650 аккумулятора, что может привести к его перегреву. Поэтому для мехмода стоит выбирать аккумы с токоотдачей 20 и более Ампер, и, желательно, со встроенной защитой. Однако, литий-марганцевые и литий-железофосфатные акб без защиты также могут применяться в механике.
  • Для электронной платы можно выбирать все батареи для мехмода, а также более высокоёмкие акб, но с меньшим током, до 10 Ампер. Но лучше 15 — 18 Ампер. Наличие защитной платы в аккуме не требуется, так как процессы заряда и разряда контролирует электроника.

Аккумулятор для вейпа 18650: какой лучше?


В зависимости от типа девайса и условий эксплуатации, аккумуляторы для вейпа, условно подразделяются на 4 категории, исходя из отдаваемого рабочего тока. В каждой градации есть свой лучший акб. Ниже представлен топ лучших аккумуляторов для вейпа по категориям. 

  • Ток до 10 А. Для работы в вейпе с электронной платой в режиме вариватта (регулируемой мощности) до 30 Ватт.

Аккумулятор для электронной платы LG INR 18650 Mh2 3200mAh 10A.

  • Ток до 20 А. Для мехмодов и электронных плат сигареты в режиме мощности до 60 Ватт.

Лучший аккумулятор для вейпа LG HG2 18650 20A (шоколадка).

  • Ток до 30 А. Для мехмодов и мощных плат до 120 Ватт.

Лучший аккумулятор для мехмода 18650 Sony VTC6 30A (зеленый огурец).


  • Ток свыше 30 Ампер. Для самых мощных электронных сигарет и соревнований по вейпингу.

Мощный аккумулятор для вейпа A123 SYSTEMS 55A (желтый банан) обеспечивает ток отдачи 55 Ампер.

Лучшие производители аккумуляторов 18650 для вейпа

Основные четыре производителя 18650 аккумуляторов для электронных сигарет вейпа:

  1. Samsung.
  2. LG.
  3. Sony.
  4. Panasonic.

Остальные компании используют промышленные элементы этих производителей, покрывая их оболочкой и нанося свою маркировку.

  • Samsung Electronics — южно-корейская компания, хорошо известная на рынке электроники своими мобильными телефонами и смартфонами, телевизорами, мониторами, ноутбуками. Для электронных сигарет выпускает отличные модели, лушая из них — Samsung 25R.
  • LG Electronics (ранее GoldStar) — также компания из Южной Кореи, по спектру выпускаемой продукции почти совпадает с Самсунг Электроникс. LG Electronics радует вейперов акб 18650 LG HG2, который в вейпинге получил вкусное название «шоколадка». А также выполненный на его базе Robiton LGC3000 20A.
  • Sony Corporation — японская корпорация электроники и медиа ходинговая компания. Производит отличную серию «зеленых» аккумуляторов для вейпа Sony VTC4, VTC5, VTC6. Рекомендуем для электронных сигарет также акб Robiton SON2100 30А, выполненный на базе VTC4.
  • Pansonic Corporation — японская корпорация, один из крупнейших мировых производителей бытовой техники и электроники. Панасоник выпускает для вейпа акб 18650 под брендом Panasonic и Sanyo. Хорошие модели для вейпа — аккумуляторы Panasonic NCR18650GA и Panasonic UR-18650-NSX. АКБ Панасоник все чаще становится базой промышленных vape аккумуляторов 18650 для других брендов.

Купить аккумулятор 18650 для вейпа и электронной сигареты с доставкой в ваш город Вы можете в интернет-магазине «Вольта». Магазин предлагает широкий выбор аккумуляторов для электроники, бытовой техники и ИБП газовых котлов. Ассортимент включает в себя модели лучших производителей Delta, GP, Robiton, A123 SYSTEMS, Panasonic, Varta, Ansmann, Fenix, LG, Duracell, Petzl, ZMI, Westinghouse, Fujitsu, Samsung, Sony. Выбрать и купить аккумулятор 18650 для электронной сигареты с необходимой емкостью и током отдачи очень просто, используя фотографии и подробные описания для каждой модели.

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

Технические характеристики и конструктивные особенности аккумуляторов

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

Технические характеристики

Емкость

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

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

Пусковой ток

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

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

Полярность

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

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

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

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

Конструктивные особенности

Тип корпуса

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

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

Габаритные размеры

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

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

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

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

Крепление аккумулятора

Существует два самых распространенных варианта крепления АКБ.

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

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

Размер клемм

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

Другие статьи

Международные классификации автомобильных масел ACEA и API Вверх

Изменение настроек аккумулятора на ноутбуке Mac

В разделе «Аккумулятор» Системных настроек можно настроить параметры аккумулятора и управления энергопотреблением Вашего компьютера. От настроек этих параметров зависит время работы аккумулятора.

Примечание. Набор параметров зависит от того, какой у Вас компьютер Mac.

Чтобы открыть эти настройки, выберите меню Apple  > «Системные настройки», нажмите «Аккумулятор», затем снова нажмите «Аккумулятор».

Открыть панель «Аккумулятор»

Параметр

Описание

Показывать статус аккумулятора в строке меню

Отображение уровня заряда аккумулятора в строке меню.

Бегунок «Выключить дисплей после»

Перетяните бегунок, чтобы указать период бездействия, по истечении которого компьютер и монитор должны переходить в режим сна при питании от аккумулятора.

По возможности переводить диски в режим сна

Перевод жесткого диска в режим сна при бездействии компьютера.

Слегка затемнять экран при питании от аккумулятора

Яркость дисплея снижается, когда питание осуществляется от аккумулятора.

Вкл. Power Nap при питании от аккумулятора

Проверка электронной почты, календаря и других обновлений iCloud в режиме сна при питании от аккумулятора.

Автоматическое переключение графики

Автоматическое переключение между графическими режимами для увеличения времени работы от аккумулятора.

Оптимизировать трансляцию видео при питании от аккумулятора

При питании от аккумулятора видео с высоким динамическим диапазоном (HDR) воспроизводится со стандартным динамическим диапазоном (SDR) — при этом потребляется меньше энергии. См. статью службы поддержки Apple Воспроизведение HDR-видео на компьютере Mac.

Оптимизированная зарядка

Чтобы снизить износ аккумулятора, компьютер учится в процессе ежедневной зарядки, чтобы по достижении 80% заряда он мог отложить завершение зарядки до тех пор, пока Вам не понадобится его использовать.

Состояние аккумулятора

Отображает состояние и емкость аккумулятора компьютера, а также позволяет оптимизировать срок службы.

  • Состояние аккумулятора. Отображает состояние: «Нормальное» или «Рекомендуется обслуживание».

  • Максимальная емкость. Отображает относительную емкость аккумулятора по сравнению с новым.

  • Управлять сроком службы аккумулятора. Оптимизирует срок службы аккумулятора.

Настройки по умолчанию

Восстановление всех настроек к значениям по умолчанию.

Электрические характеристики свинцовых аккумуляторов

К основным электрическим характеристикам свинцовых аккумуляторов относятся электродвижущая сила, напряжение, емкость, внутреннее сопротивление, отдача и саморазряд.

Э. д. с. и напряжение. Активные вещества положительных и отрицательных пластин свинцового аккумулятора обладают определенными потенциалами относительно электролита. Большим потенциалом обладает двуокись свинца РЬ02, меньшим — губчатый свинец РЬ. В результате возникает разность потенциалов между разноименными полюсами аккумулятора. Эта разность потенциалов при отключенной нагрузке равна э. д. с. аккумулятора. Потенциалы электродов, а значит, и э. д. с. аккумулятора не зависят от количества активных веществ на пластинах. Э. д. с. свинцового аккумулятора главным образом зависит от плотности его электролита: Е = 0,85 + й, где й — плотность электролита в порах активной массы пластин.

У разряженного стационарного аккумулятора й = 1,17 г/см3, Е = 0,85 + 1,17 = 2,02 В, у заряженного й = 1,21 г/см3, Е = = 0,85 + 1,21 = 2,06 В, т. е. при разряде и заряде э. д. с. свинцового аккумулятора изменяется относительно мало. Поэтому по значению э. д. с. нельзя определить степень разряженности свинцового аккумулятора.

Напряжение аккумулятора при заряде (У3 = Е + 13 г0, при разряде 1/р = Е — 1рг0, где 13, 1р — соответственно токи заряда и разряда; г0 — внутреннее сопротивление аккумулятора.

Кривая изменения напряжения свинцового аккумулятора при его заряде током постоянного значения представлена на рис. 213, а. На первом этапе заряда, когда восстанавливаются поверхностные слои активных масс, напряжение аккумулятора увеличивается быстро (до 2,12 В), а затем медленнее (до 2,3 В).

На втором этапе заряда, когда восстанавливаются внутренние слои активных масс, напряжение аккумулятора быстро увеличивается с 2,3 до 2,7 В, после чего заряд прекращают.

Внутренние слои активных масс не соприкасаются с внешним электролитом, что затрудняет их восстановление. Поэтому при напряжении 2,3 В целесообразно уменьшить зарядный ток. Если этого не сделать, то ток, поступающий в аккумулятор, будет использоваться не полностью. Значительная часть этого тока будет разлагать воду электролита на кислород и водород, начнется газовыделение и пластины начнут портиться.

Рис. 213. Кривые изменения напряжения свинцового аккумулятора

При разряде активные массы аккумулятора поглощают из электролита серную кислоту и превращаются в сернокислый свинец РЬ304. По мере разряда поверхность пластин покрывается сернокислым свинцом, затрудняющим проникание серной кислоты к внутренним слоям активных масс. В результате этого снижаются плотность электролита в порах пластин, э. д. с, и напряжение свинцового аккумулятора (рис. 213, б). Разряд аккумулятора обычно заканчивается при напряжении 1,8 В.

При дальнейшем разряде серная кислота почти не проникает к внутренним слоям активных масс, и напряжение аккумулятора быстро падает Кроме этого, глубокие разряды приводят к чрезмерной сульфатации пластин, к повреждению аккумуляторов.

Аккумуляторы можно разряжать токами разного значения. Увеличение разрядного тока приводит к более резкому снижению э. д. с. и напряжения свинцового аккумулятора, и наоборот, снижение разрядного тока позволяет получить от аккумулятора более стабильное напряжение почти на всем интервале времени разряда.

Номинальное напряжение свинцового аккумулятора принимают равным 2 В На напряжения свинцового аккумулятора влияет температура электролита При снижении температуры электролит в аккумуляторе становится более вязким, а его частицы — менее подвижными, Это ухудшает диффузию электролита и вызывает более крутой подъем и спад кривой напряжения.

Емкость. Различают разрядную и зарядную емкости аккумулятора. Разрядной емкостью называют количество электричества, отдаваемое им при разряде до установленного конечного напряжения, которое у стационарных свинцовых аккумуляторов равно 1,8 В при нормальном режиме разряда и 1,75 В — при ускоренном режиме разряда (0,25- 2 ч)

Разрядная емкость — 1р?р, где — время разряда.

Зарядную емкость аккумуляторы получают в процессе заряда от других источников электрической энергии.

Разрядная емкость свинцового аккумулятора зависит от числа и формы его активных пластин, режима заряда и разряда, температуры электролита С увеличением количества активных веществ РЬ02 и РЬ емкость аккумулятора увеличивается. Активные вещества долж ны быть равномерно распределены по всей поверхности пластин достаточно тонким слоем. При этом условии обеспечивается хороший доступ электролита ко всей массе активных веществ, достигается максимальная разрядная емкость.

При ускоренном заряде активные вещества восстанавливаются не полностью, в результате чего уменьшаются зарядная, а следовательно, и разрядная емкости, В условном обозначении аккумуляторных батарей и в приведенных электрических характеристиках для различных типов аккумуляторов указывают номинальную емкость. Она соответствует определенному разрядному режиму. Номинальную емкость стационарных свинцовых аккумуляторов определяют при 10-часовом разряде до напряжения 1,8 В при температуре электролита +25 °С.

Номинальная емкость стационарного аккумулятора типа С-1 36 А • ч. Этой емкости соответствует разрядный ток 1р = 36/10 = = 3,6 А. Если изменить разрядный ток или температуру электролита, то изменится и емкость аккумулятора. При увеличении разрядного тока емкость аккумулятора уменьшается. Это объясняется тем, что при больших разрядных токах поверхностные слои активных масс быстро переходят в сернокислый свинец РЬ304, который ограничивает доступ электролита к внутренним слоям активных веществ, не позволяет отдать этим слоям накопленную энергию. В результате этого активные вещества пластин используются не полностью и аккумулятор разряжается до конечного напряжения преждевременно.

Степень использования активных масс аккумулятора характеризуется коэффициентом р(, который показывает, какую часть номинальной емкости (в процентах) можно получить от аккумулятора при данном режиме разряда. Например, прк разряде током 9 А аккумулятор типа С-1 имеет емкость 27 А • ч, а коэффициент pt — 27/36X <100% — 75%.

Чем больше разрядный ток, тем хуже используются активные массы аккумулятора и тем меньше коэффициент рг В табл. 13 приведены данные о емкости аккумуляторов типа С при различных режимах разряда.

Чем ниже температура электролита, тем меньше подвижность частиц электролита и емкость аккумулятора. Повышение температуры способствует увеличению емкости аккумуляторов. При температуре выше +40 °С положительные пластины коробятся и резко увеличивается саморазряд аккумуляторов. Поэтому в аккумуляторных помещениях должна поддерживаться температура от +15 до — 35 °С.

Номинальная емкость свинцового аккумулятора при температуре электролита +25 °С и 10-часовом режиме разряда

где 1р — разрядный ток, А;

1р — время разряда аккумулятора, ч;

Т — фактическая температура электролита при разряде, °С.

В течение срока службы аккумулятора его емкость не остается постоянной. В начале эксплуатации происходит дополнительное образование активных масс на пластинах аккумулятора и его емкость увеличивается до 130% номинального значения. При дальнейшей эксплуатации емкость аккумулятора снижается из-за выкрашивания активной массы положительных пластин. Снижение емкости до 80- 75% номинального значения считают окончанием срока службы аккумулятора.

Внутреннее сопротивление. У свинцовых аккумуляторов внутреннее сопротивление мало, вследствие чего их аккумуляторы можно разряжать большими токами. Аккумуляторы будут иметь незначительное внутреннее падение напряжения А11 = 1рг0. Внутреннее сопротивление постоянному току аккумуляторов типа С в заряженном состоянии г0 = 0,0046/А и в разряженном г0 = 0,006/А.з) •

где фр, 1р, 1р — соответственио емкость, ток и время разряда;

0з. 7з. *з — соответственно емкость, ток и время заряда.

Так как во время заряда некоторая часть электричества затрачивается на разложение воды и саморазряд, отдача аккумулятора по емкости меньше единицы. Для стационарных свинцовых аккумуляторов т)з = 0,84-1-0,9. Отношение электрической энергии, отданной

Таблица 13

Разряд длительностью, ч

Тип аккумуляторов, для которого можно применять данный режим

Ток разряда, А

Отдаваемая емкость, А ч

Коэффициент отдачи емкости, %

Наименьшее напряжение в конце разряда, В

10

с-#

3,6#

36#

100

1

7.Ур/р/р1 из13?,, где ?/р, из — соответственно среднее разрядное и зарядное напряжение. Для свинцовых аккумуляторов Цу- 2 В; Ц3 = 2,4 В.

Кроме потерь энергии на разложение воды и саморазряд, отдача аккумулятора по энергии учитывает потери энергии на внутреннем сопротивлении аккумулятора. Поэтому отдача аккумулятора по энергии меньше отдачи по емкости. Для стационарных свинцовых аккумуляторов = 0,65-гО,7.

Аккумуляторы, как и первичные элементы, подвержены саморазряду. Этот процесс приводит к бесполезному расходованию активных веществ пластин, снижает отдачу аккумулятора. Саморазряд вызывается неоднородностью пластин, наличием в электролите вредных примесей (хлора, мышьяка, железа и др.), коррозией электродов, несовершенством изоляции внешних выводов, неодинаковой плотностью электролита в сосуде.

Свинцовая основа пластины и ее активное вещество имеют различные химические свойства. Поэтому между ними возникают разность потенциалов и местные токи, вызывающие изменение активных веществ пластин, снижение разрядной емкости. Местные токи в пластинах возникают также в результате неодинаковой плотности электролита в различных частях сосудов. Плотность электролита в нижней части сосудов обычно выше, чем в верхней части. Саморазряд свинцовых аккумуляторов зависит от температуры электролита. При положительной температуре (до 30 °С) неработающие свинцовые аккумуляторы теряют за сутки приблизительно 1% емкости. При температуре больше 30 °С саморазряд свинцовых аккумуляторов резка увеличивается. Интенсивность саморазряда снижается при отрицательных температурах (от 0 до -30 °С).

⇐Электролит и химические процессы в свинцовых аккумуляторах | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Аккумуляторные батареи⇒

Интерпретация параметров аккумуляторов и спецификаций

Аккумуляторы — это конечный коммерческий продукт, который поставляется клиентам и требует предоставления некоторых данных от производителей, чтобы клиенты могли оценить производительность различных типов аккумуляторов с точки зрения номинальной емкости, допустимого DOD и температурный рабочий диапазон. Большинство таблиц данных содержат некоторые кривые, которые разработчик фотоэлектрических систем должен уметь идеально интерпретировать для наилучшего проектирования.

В этом разделе мы обсудим основные параметры аккумуляторов и основные факторы, влияющие на производительность аккумулятора.

Первыми важными параметрами являются номинальное напряжение и емкость аккумулятора.

Каждая батарея имеет определенное напряжение и емкость. Как кратко обсуждалось ранее, внутри каждой батареи есть элементы, которые образуют уровень напряжения , и это номинальное напряжение батареи является номинальным напряжением, при котором батарея должна работать.

Емкость относится к количеству заряда, который батарея может доставить при номинальном напряжении, которое прямо пропорционально количеству материала электродов в батарее.

Единица измерения емкости аккумулятора — ампер-час или ампер-час, обозначаемая как (Ач). Емкость также может быть выражена в единицах энергоемкости батареи. Энергоемкость — это номинальное напряжение батареи в вольтах, умноженное на емкость батареи в ампер-часах, что дает общую энергетическую емкость батареи в ватт-часах (Вт-ч). В общем, это общее количество энергии, которое может хранить устройство.

Вам должно быть интересно, каково значение ампер-часов как единицы емкости аккумулятора? Само устройство дает нам некоторые важные подсказки о свойствах батареи.Совершенно новый аккумулятор емкостью 100 ампер-часов теоретически может обеспечивать ток 1 А в течение 100 часов при комнатной температуре. На практике это не так из-за нескольких факторов, как мы увидим позже.

C-рейтинг

Перейдем к другому важному параметру батареи, называемому C-rate. C-rate — это скорость разряда батареи относительно ее емкости. «Число» C-rate — это не что иное, как разрядный ток, при котором батарея разряжается сверх номинальной емкости батареи.Он рассчитывается следующим образом:

«Число» C = IdisCnon

Где

«I dis » — ток разряда

«C non » — номинальная емкость аккумулятора

Скорость разряда иногда называют «числом» C /, и это число представляет собой количество часов, необходимое для полной разрядки аккумулятора. Другими словами, это обратное предыдущее обозначение, и оно рассчитывается следующим образом:

CI «Number» = CnonIdis

Например, C-rate 1C для батареи емкостью 100 Ач будет соответствовать току разряда 100 A в течение 1 часа.Или его можно представить как C / 1. С другой стороны, C-rate 2C для той же батареи будет соответствовать току разряда 200 А за полчаса. Или его можно представить как C / 0.5. Точно так же коэффициент C 0,05C подразумевает ток разряда 5 А в течение 20 часов. Или его можно представить как C / 20. Наконец, та же самая батарея может быть разряжена на 1 А за 100 часов, что соответствует 0,01 ° C или C / 100. В общем, C-скорость зависит от тока зарядки и разрядки.

КПД

Поскольку не существует системы преобразования энергии со 100% -ным КПД, термин КПД представляет способность системы передавать энергию от входа системы к выходу.Каждый тип батареи имеет свой рейтинг эффективности, как описано в EME 812 (9.3. Хранение батареи — Таблица 9.1), и обычно мы говорим об эффективности как заряда, так и разряда вместе взятых.

Эффективность батареи — это отношение общего ввода системы хранения к общему выходу системы хранения. Например, если 10 кВтч закачивается в аккумулятор во время зарядки, и вы можете эффективно извлечь только 8 кВтч при разрядке, то эффективность системы хранения в оба конца составляет 80%.

Давайте обсудим еще один важный параметр батареи, состояние заряда или SOC . Он определяется как процент емкости батареи, доступной для разряда, таким образом, батарея с номиналом 100 Ач, которая разряжена на 20 Ач, имела SOC 80%. Еще одним параметром, дополняющим SOC, является глубина разряда или DOD , которая представляет собой процент разряженной емкости аккумулятора. Таким образом, батарея на 100 Ач, разряженная на 20 Ач, имеет DOD 20%.Другими словами, DOD и SOC дополняют друг друга.

Теперь мы подошли к очень важному параметру: циклов, срок службы батареи. Срок службы определяется как количество циклов зарядки и разрядки, после которых емкость аккумулятора падает ниже 80% от номинального значения. Обычно продолжительность цикла указывается как абсолютное число. Однако, если быть более точным, на срок службы и другие параметры батареи влияет изменение условий окружающей среды, например температуры (в данном случае).

Так какая связь между параметрами батареи? Срок службы сильно зависит от глубины разряда. Это можно увидеть на рисунке 3.6 для типичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Если мы посмотрим на эффективную емкость при разной глубине разряда (DOD) для свинцово-кислотной батареи, мы увидим, что количество циклов уменьшается с увеличением DOD.

Рисунок 3.6: Эффективная емкость (%) в зависимости от количества циклов при различных скоростях разряда для залитой свинцово-кислотной батареи.

Кредит: разработан с использованием SAM

.

Срок службы цикла также зависит от температуры. Аккумулятор работает дольше при более низких температурах эксплуатации. Кроме того, из рисунка 3.6 видно, что для конкретной температуры продолжительность цикла нелинейно зависит от глубины разряда. Чем меньше DOD, тем выше продолжительность цикла. Однако такой более высокий срок службы также будет означать, что эти дополнительные циклы, которые вы набираете, могут помочь вам только при меньшей глубине разряда.Таким образом, можно сказать, что батарея прослужит дольше, если средний DOD может быть уменьшен по сравнению с ее нормальной работой. Также следует строго контролировать перегрев аккумулятора. Перегрев может произойти из-за перезарядки и последующего перенапряжения свинцово-кислотного аккумулятора. Мы узнаем больше о контроле напряжения и заряда аккумулятора в следующем разделе.

Хотя срок службы батареи увеличивается при более низких температурах, необходимо учитывать еще один эффект. Температура также влияет на емкость аккумулятора при регулярном использовании.Как видно на Рисунке 3.7, чем ниже температура, тем меньше емкость аккумулятора. Чем выше температура, тем выше емкость аккумулятора.

Рисунок 3.7: Зависимость эффективной емкости (%) от температуры для свинцово-кислотных аккумуляторов, залитых водой

Кредит: разработан с использованием SAM

.
Отражение

Почему емкость увеличивается с увеличением температуры?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это связано с тем, что при высоких температурах химические вещества в батарее более активны, и поэтому химическая активность имеет тенденцию увеличивать емкость батареи.Напротив, химическая активность снижается при более низких температурах, которые снижают производительность

.
Факторы старения аккумулятора

Это может показаться нелицеприятным, но при высоких температурах возможно достичь емкости батареи выше номинальной. Однако такие высокие температуры серьезно вредят здоровью аккумулятора.

Когда мы говорим, что батарея имеет ограниченный срок службы или что она полностью «разряжена», что именно это означает? Связано ли это с эффектом старения свинцово-кислотного аккумулятора?

Есть несколько факторов, которые способствуют старению любой батареи. Сульфатирование — одна из основных причин старения. А если аккумулятор не полностью заряжен после сильной разрядки, это вызывает рост кристаллов сульфата, которые не могут быть полностью преобразованы обратно в свинец или оксид свинца. В результате батарея медленно теряет массу активного материала, и, следовательно, разрядная емкость будет ниже. Коррозия свинцовой сетки на электроде — еще один распространенный фактор старения. Это приводит к увеличению сопротивления сети из-за высоких положительных потенциалов.

Далее, когда батарея теряет влагу, это вызывает высыхание электролита, что происходит при высоких напряжениях зарядки, что приводит к потере воды. Это называется эффектом газовыделения и может ограничить срок службы батареи. Об этом следует позаботиться при регулярном обслуживании, добавив в аккумулятор дистиллированной воды.

Исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные батареи для солнечных систем с очень большим сроком службы. Однако это также продукты высокого класса и могут быть более дорогими.

Отражение

Как определить, предпочитается ли батарея необслуживаемого типа, если она предназначена для фотоэлектрических систем?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это зависит от количества необходимых батарей и доступности для текущего обслуживания. Батареи, не требующие обслуживания, предпочтительно использовать, когда доступ к установке затруднен или если системе требуется большое количество батарей.

После того, как мы рассмотрели все основные параметры батареи и характеристические кривые, разработчик сможет сделать лучший выбор для продукта в зависимости от области применения.Но как дизайнеры ставят эти батарейки на место? Есть ли только один размер для всех батарей, и он масштабируемый? Или они делают батарею индивидуального дизайна для каждого проекта? Мы ответим на эти вопросы в следующем разделе.

Параметры заряда и разряда батареи

Ключевой функцией батареи в фотоэлектрической системе является обеспечение энергией, когда другие источники энергии недоступны, и, следовательно, батареи в фотоэлектрических системах будут испытывать непрерывные циклы зарядки и разрядки. На все параметры аккумулятора влияет цикл зарядки и перезарядки аккумулятора.

Состояние заряда батареи (BSOC)

Ключевым параметром батареи, используемой в фотоэлектрической системе, является состояние заряда батареи (BSOC). BSOC определяется как доля общей энергии или емкости батареи, которая была использована по сравнению с общей доступной от батареи.

Уровень заряда батареи (BSOC или SOC) показывает отношение количества энергии, хранящейся в настоящее время в батарее, к номинальной номинальной емкости. Например, для батареи с 80% SOC и емкостью 500 Ач энергия, запасенная в батарее, составляет 400 Ач.Распространенным способом измерения BSOC является измерение напряжения батареи и сравнение его с напряжением полностью заряженной батареи. Однако, поскольку напряжение аккумулятора зависит от температуры, а также от состояния заряда аккумулятора, это измерение дает лишь приблизительное представление о состоянии заряда аккумулятора.

Глубина разряда

Во многих типах батарей вся энергия, накопленная в батарее, не может быть извлечена (другими словами, батарея не может быть полностью разряжена) без серьезного и часто непоправимого повреждения батареи.Глубина разряда (DOD) батареи определяет долю энергии, которая может быть снята с батареи. Например, если DOD батареи указан производителем как 25%, то только 25% емкости батареи может быть использовано нагрузкой.

Почти все батареи, особенно для возобновляемых источников энергии, имеют номинальную емкость. Однако фактическая энергия, которая может быть извлечена из аккумулятора, часто (особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов) значительно меньше номинальной емкости.Это происходит потому, что, особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов, извлечение из аккумулятора полной емкости резко сокращает срок службы аккумулятора. Глубина разряда (DOD) — это доля емкости аккумулятора, которая может быть использована от аккумулятора, и указывается производителем. Например, аккумулятор на 500 Ач с DOD 20% может обеспечить только 500 Ач x 0,2 = 100 Ач.

Суточная глубина разряда

Помимо указания общей глубины разряда, производитель аккумуляторов обычно также указывает суточную глубину разряда.Суточная глубина разряда определяет максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из батареи за 24 часа. Обычно в более крупномасштабной фотоэлектрической системе (например, для удаленного дома) размер аккумуляторной батареи по своей природе такой, что суточная глубина разряда не является дополнительным ограничением. Однако в небольших системах, которые имеют относительно несколько дней хранения, может потребоваться рассчитать суточную глубину разряда.

Скорость зарядки и разрядки

Распространенный способ определения емкости батареи — указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).Обозначение для определения емкости батареи таким образом записывается как Cx, где x — время в часах, которое требуется для разряда батареи. C10 = Z (также записывается как C10 = xxx) означает, что емкость аккумулятора равна Z, когда аккумулятор разряжается за 10 часов. Когда скорость разрядки уменьшается вдвое (а время, необходимое для разрядки аккумулятора, увеличивается вдвое до 20 часов), емкость аккумулятора возрастает до Y. Скорость разрядки при разрядке аккумулятора за 10 часов определяется путем деления емкости на время.Следовательно, C / 10 — это тариф заряда. Это также может быть записано как 0,1C. Следовательно, спецификация C20 / 10 (также обозначаемая как 0,1C20) — это скорость заряда, полученная, когда емкость батареи (измеренная, когда батарея разряжается за 20 часов) разряжается за 10 часов. Такие относительно сложные обозначения могут возникнуть, когда в течение коротких периодов времени используются более высокие или более низкие тарифы.

Скорость зарядки в амперах выражается в сумме заряда, добавляемого к аккумулятору за единицу времени (т.е.е., Кулон / сек, что является единицей измерения ампер). Скорость заряда / разряда может быть указана напрямую, задавая ток — например, аккумулятор может заряжаться / разряжаться при токе 10 А. Однако более часто скорость заряда / разряда задается путем определения количества времени, необходимого для полностью разрядите аккумулятор. В этом случае скорость разряда определяется как емкость аккумулятора (в Ач), деленная на количество часов, необходимое для зарядки / разрядки аккумулятора. Например, аккумулятор емкостью 500 Ач, который теоретически разряжается до напряжения отключения за 20 часов, будет иметь скорость разряда 500 Ач / 20 ч = 25 А.Кроме того, если аккумуляторная батарея 12 В, то мощность, подаваемая на нагрузку, составляет 25 А x 12 В = 300 Вт. Обратите внимание, что аккумулятор разряжен до максимального уровня только «теоретически», поскольку большинство практичных аккумуляторов не могут быть полностью разряжены без повреждения аккумулятора или сокращения срока его службы.

Режимы зарядки и разрядки

Каждый тип батареи имеет определенный набор ограничений и условий, связанных с режимом зарядки и разрядки, и для многих типов батарей требуются определенные режимы зарядки или контроллеры заряда.Например, никель-кадмиевые батареи перед зарядкой должны быть почти полностью разряжены, в то время как свинцово-кислотные батареи никогда не должны разряжаться полностью. Кроме того, напряжение и ток во время цикла зарядки будут разными для каждого типа аккумулятора. Как правило, зарядное устройство или контроллер заряда, предназначенные для одного типа аккумулятора, не могут использоваться с другим типом.

Лучшие практики LoRa по выбору батареи, основные параметры батареи

  • Первичный

    Первичные батареи не перезаряжаются.Эти батареи состоят из электрохимических элементов, которые вызывают необратимую химическую реакцию. Следовательно, вы не можете перезарядить эти батареи; вы должны заменить их, когда они закончатся. Первичные батареи часто имеют определенную энергию, а устройства, которые их используют, рассчитаны на низкое энергопотребление, что позволяет батарее прослужить как можно дольше. Самыми популярными типами химии первичных батарей являются литиевые, щелочные и угольно-цинковые. Эти батареи также экологичны и надежны.Однако низкий ток нагрузки в этих батареях ограничивает их применение устройствами с низким потреблением тока, такими как пульты дистанционного управления и датчики дыма.

  • Перезаряжаемый

    Эти батареи представляют собой стандартный источник питания для многих продуктов, особенно для портативных устройств, таких как цифровые фотоаппараты, портативные компьютеры, планшеты и сотовые телефоны. Поскольку их можно перезаряжать, использование этих батарей значительно сокращает количество отходов, отправляемых на свалки в виде первичных батарей.Чтобы перезарядить батарею, измените электрохимические реакции, подав на батарею напряжение в противоположном направлении.

    Начальная стоимость аккумуляторных батарей больше, чем неперезаряжаемых батарей. Однако, поскольку их можно заряжать несколько раз, в конечном итоге они могут быть более экономичными.

    Перезаряжаемые батареи можно разделить на подтипы в зависимости от их химического состава. Это важно, потому что химический состав определяет некоторые характеристики батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену.Самые популярные типы аккумуляторных батарей по химии:

    • Литий-ионный (Li-ion)
    • Никель-кадмий (Ni-Cd)
    • Никель-металлогидрид (Ni-MH)
    • Свинцово-кислотный
  • Суперконденсаторы

    Суперконденсатор или ультраконденсатор отличается от батареи. Суперконденсаторы заряжаются за секунды с очень небольшим снижением емкости. Они могут выдерживать практически неограниченные циклы зарядки.Традиционно суперконденсаторы используются для приложений, которые испытывают внезапные всплески энергии или используют энергию всплесками. Чтобы справиться с высокими пиковыми токами, используйте суперконденсатор для разгрузки батареи. В периоды сильного тока суперконденсатор действует как первичный источник питания. В периоды низкого тока батарея является основным источником энергии и заряжает конденсатор.

    В идеале используйте суперконденсаторы, когда вам нужна кратковременная быстрая зарядка. Комбинация суперконденсатора и батареи в гибридную батарею удовлетворяет как краткосрочные, так и долгосрочные потребности в энергии и снижает нагрузку на батарею, что приводит к увеличению срока службы.Недостатком суперконденсаторов является необходимость уравновешивания напряжений, когда несколько последовательно размещаются для достижения более высоких напряжений. Кроме того, в зависимости от того, как измеряется напряжение конденсаторной батареи, заряженный суперконденсатор может маскировать батарею с низким напряжением, срок службы которого близок к концу. Кроме того, для поддержания заряда суперконденсаторов требуется снижение мощности порядка 1-10 мкА.

  • Совместная оценка параметров литий-ионных аккумуляторов и состояния заряда с использованием метода наименьших квадратов для компенсации смещения и альтернативного алгоритма

    Для безопасной и эффективной работы электромобилей (электромобилей) важна система управления аккумулятором.Тем не менее, проблема, лежащая в основе систем управления батареями, заключается в том, как получить алгоритм оценки состояния заряда (SOC), который имеет как высокую точность, так и низкие вычислительные затраты. Для этого в данной статье предлагаются параметры батареи и алгоритм совместной оценки SOC, основанный на методе наименьших квадратов компенсации смещения и альтернативном (BCLS-ALT) алгоритме. Параметры модели батареи идентифицируются онлайн с использованием метода наименьших квадратов компенсации смещения (BCLS), в то время как SOC оценивается с использованием альтернативного (ALT) алгоритма, который может переключать вычислительную логику между H-бесконечным фильтром (HIF) и интегралом в ампер-часах ( AHI) для повышения вычислительной эффективности и точности.Результаты экспериментов показывают, что точность SOC, оцененная алгоритмом BCLS-ALT, является наивысшей, а вычислительная эффективность также высока, при этом порог переключения SOCALT установлен на 25%. Несмотря на начальную ошибку 20% и дрейф тока 10%, предложенный алгоритм BCLS-ALT может обеспечить высокую точность и надежность оценки SOC при различных температурах окружающей среды и профилях динамической нагрузки.

    1. Введение

    В качестве систем хранения энергии литий-ионные батареи имеют значительные преимущества с точки зрения удельной мощности [1], скорости саморазряда [2], плотности энергии [3, 4] и срока службы по сравнению с другими батареями. типы батарей [5, 6].По этим причинам они широко используются в электромобилях [7, 8]. Для пользователей безопасность и надежность аккумуляторных систем хранения энергии электромобилей имеют решающее значение [9, 10]. Одним из предварительных условий обеспечения безопасности аккумуляторной системы накопления энергии является эффективная и точная оценка SOC аккумуляторов [11, 12]. С этой целью исследователи приложили огромные усилия для разработки многих ценных методов оценки SOC [13], таких как методы на основе таблицы поиска [14], интегральные методы ампер-часа [15], методы оценки на основе моделей [16]. ], и методы оценки, основанные на данных [17, 18].Метод на основе поисковой таблицы — это самый простой алгоритм для получения SOC. Метод AHI — широко используемый метод оценки SOC в системах управления батареями (BMS). Однако первый из них имеет строгие требования к измерению напряжения холостого хода (OCV), поэтому трудно достичь эффективной оценки SOC, в то время как последний зависит от начального значения SOC и погрешности измерения тока, поэтому трудно гарантировать точность Оценка SOC. Методы, управляемые данными, требуют больших наборов данных для обучения алгоритмов, но получить достаточное количество обучающих наборов данных сложно.По сравнению с другими методами, метод, основанный на модели, является наиболее популярным для оценки SOC, и он более надежен и точен в отношении оценки. Среди методов, основанных на моделях, нельзя игнорировать тот факт, что алгоритм HIF и его улучшенные формы обладают превосходной надежностью и адаптируемостью. В настоящее время можно обнаружить, что ученые провели множество исследований алгоритма HIF. В исследовании Xia et. al. [19], эксперименты показывают, что сильный отслеживающий фильтр H-бесконечности может хорошо справляться с неблагоприятными эффектами шумов измерения и начальной ошибки в результатах оценки SOC.Двойные фильтры H-бесконечности могут сходиться к эталонному значению в пределах 2% [20]. Расширенный фильтр Калмана H-бесконечности может более точно оценивать SOC в большом диапазоне [21, 22]. В исследованиях Sun et. Ал и Чархгард и Зариф [23, 24], адаптивный H-бесконечный фильтр также может хорошо работать при решении параметров модели батареи. В исследовании Yu et. al. [25] комбинация H-бесконечности и фильтров Калмана без запаха для оценки SOC сочетает в себе преимущества двух алгоритмов. Хотя вышеупомянутые алгоритмы оценки SOC обладают высокой точностью, быстрой сходимостью, отличной надежностью и адаптируемостью, они все же потребляют большое количество вычислительных ресурсов.Бортовая BMS обычно имеет ограниченную вычислительную мощность, поэтому ее трудно применить во встроенной BMS [19]. В результате наиболее сложной проблемой при разработке алгоритма оценки SOC является получение алгоритма, который имел бы как высокую точность, так и низкие вычислительные затраты. С учетом оптимизации ресурсов и баланса вычислительной нагрузки в [26–28] предлагается многомодельный переключающий метод оценки SOC для литий-ионных аккумуляторов. Результаты экспериментов показывают, что точные результаты оценки и разумное время выполнения программы могут быть получены с помощью метода оценки SOC с многомодельным переключением.Это связано с тем, что внешнее электронное поведение, старение и температура литий-ионных батарей могут быть хорошо аппроксимированы моделью батареи [29–31], и может быть получена высокоточная оценка SOC. Хотя в методе оценки SOC с многомодельным переключением существует много типов моделей, условия практического применения могут меняться. Если типов модели батареи недостаточно, трудно добиться хороших результатов применения. В исследовании Tang et. al. В [32] предлагается подход с переключением нескольких коэффициентов усиления для оценки SOC.Общие проблемы, такие как неточность локальной модели, дрейф датчика тока и насыщение данных, могут быть преодолены. Однако в практических приложениях условия эксплуатации батареи сложны, и ограниченный выигрыш трудно адаптировать к неопределенным условиям эксплуатации. В исследовании Liu et. al. В [11] предлагается альтернативный алгоритм, сочетающий адаптивный расширенный фильтр Калмана и метод счета ампер-часов для повышения точности и снижения вычислительных затрат. Однако фильтрация Калмана работает в предположении шума с нулевым средним [33–35], что в действительности трудно удовлетворить [19].Фильтр H -infinity имеет относительно высокую надежность и высокую точность оценки SOC при неизвестных характеристиках измерения шума [25]. Поэтому, чтобы повысить точность оценки SOC и снизить вычислительные затраты, для оценки SOC в этой работе выбран альтернативный алгоритм, сочетающий HIF и метод AHI. Для идентификации параметров модели эквивалентной схемы (ECM) обычно используемые методы включают генетический алгоритм (GA), оптимизацию роя частиц (PSO) и рекурсивный метод наименьших квадратов (RLS) [13].Среди вышеперечисленных методов широко используется RLS из-за простоты, стабильности и низкой вычислительной стоимости. Но с увеличением количества данных в рекурсивном процессе на точность идентификации будут влиять старые данные, что приведет к большим ошибкам [36]. Кроме того, RLS очень эффективен в борьбе с белым шумом, но если это цветной шум, оценка RLS будет неточной [37]. Для решения вышеупомянутых проблем появляется метод наименьших квадратов компенсации смещения (BCLS), который может использовать члены компенсации для уменьшения ошибок и поддержания высокой вычислительной эффективности [38, 39].В исследовании Чена [38] сравниваются результаты алгоритма BCLS и алгоритма RLS. В случае одних и тех же начальных параметров для цветного шума алгоритм BCLS имеет значительное преимущество в точности оценки. Это связано с тем, что алгоритм BCLS может применять условия компенсации для уменьшения смещения, вызванного алгоритмом RLS. В исследовании Li et. al. [40], модель, идентифицированная RLS, является необъективной и адекватно проверена. Для повышения точности идентификации используется BCLS. BCLS может компенсировать смещения идентификации модели, вызванные шумами, возникающими при измерениях как напряжения, так и тока.Результаты моделирования и экспериментов показывают эффективность алгоритма BCLS [40, 41]. На практике часто встречается цветной шум [42, 43]. Избежание помех от шума при идентификации параметров модели может повысить точность оценки SOC. В этой статье BCLS выбран для определения параметров модели аккумулятора. В отличие от алгоритма GA и алгоритма PSO с высокими вычислительными затратами, BCLS показывает эффективную производительность онлайн-оценки параметров, которая подходит для бортовой BMS с ограниченной вычислительной мощностью.В результате в этой статье предлагается алгоритм совместной оценки BCLS-ALT SOC, в котором BCLS и алгоритм ALT будут применяться для определения параметров модели батареи и SOC, соответственно. Для проверки его производительности предложенный алгоритм BCLS-ALT сравнивается с рекурсивным методом наименьших квадратов и альтернативным алгоритмом (RLS-ALT) при различных динамических испытаниях и температурах окружающей среды. Результаты экспериментов показывают, что предложенный алгоритм совместной оценки BCLS-ALT SOC может обеспечить отличную производительность в различных условиях эксплуатации.Остальная часть статьи организована следующим образом. В разделе 2 описан алгоритм совместной оценки SOC на основе BCLS-ALT. Экспериментальные проверки показаны в разделе 3. В разделе 4 представлены обсуждения. В разделе 5 делаются выводы.

    2. Алгоритм совместной оценки SOC на основе BCLS-ALT
    2.1. Модель батареи

    По сравнению с существующими моделями батарей и учитывая сложность расчетов, ECM первого порядка признан лучшим вариантом для моделирования литий-ионных батарей [44–46].Он широко используется в смежных исследованиях литий-ионных аккумуляторов [47]. Для обеспечения точности и простоты в этой статье был выбран ЕСМ первого порядка, как показано на рисунке 1.


    Контроллер ЭСУД первого порядка можно представить в виде: где — источник напряжения, — сопротивление поляризации, — поляризационная емкость, омическое сопротивление, напряжение холостого хода, напряжение на клеммах, ток, номинальная емкость и кулоновский КПД.Уравнение (1) можно дискретизировать, а уравнение дискретной системы можно выразить следующим образом:

    На основе известных знаний OCV является функцией SOC и температуры, которая может быть выражена следующим уравнением: где — коэффициенты, которые могут быть подобраны на основе экспериментальной базы данных. Кроме того, T — это температура рабочей среды аккумулятора.

    2.2. Алгоритм идентификации параметров на основе BCLS

    Метод оценки SOC на основе модели сильно зависит от параметров модели.В этом разделе представлены онлайн-параметры модели батареи с использованием BCLS. Этот метод использует квадратную норму дискретной функции в качестве метрики для получения параметров идентификации. Когда рассматривается системная ошибка, дискретное выражение системы должно быть идентифицировано из уравнения (1). Согласно уравнениям (1) и (2), уравнение Лапласа модели батареи может быть получено как

    Уравнение (5) может быть дискретизировано с помощью билинейного преобразования [48]. Подстановка в уравнение (5) может быть описана как где, и — коэффициенты системы.Уравнение (4) можно преобразовать в следующее разностное уравнение: где — вход системы; — выходной сигнал системы и может быть представлен как где — систематическая ошибка. и может быть записано как

    Расширение до N -мерное« и может быть записано как

    Определение функции [40], может быть описано как

    Экстремальное значение может быть получено как

    Оценка методом наименьших квадратов результат можно получить как

    Однако метод наименьших квадратов эффективен только для белого шума.Если шум не является белым шумом, оценка параметра методом наименьших квадратов не является несмещенной и непротиворечивой оценкой. Для решения вышеуказанных проблем применяется онлайн-оценка дисперсии шума и компенсация смещения в реальном времени. Дисперсия шума [39] может быть описана следующим образом: где — результат наименьших квадратов компенсации смещения во времени, — корреляционная матрица и — функция критерия ошибки. и [42] можно представить в виде где — ковариационная матрица, а — ошибка оценки методом наименьших квадратов.и [41] можно записать как где — матрица усиления. [43] может быть рассчитано как

    Оценка методом наименьших квадратов [40] компенсации смещения получается с помощью вычислительной формулы BCLS, мы можем оценить параметры модели батареи в режиме онлайн, а общий процесс идентификации приведен в Таблица 1.


    Шаг 1: инициализация: для k = 0, установить,,, и.
    Шаг 2: обновление времени: для.
    Вектор регрессии данных наблюдений: через (11).
    Матрица усиления: через (20).
    Матрица ковариации: по (18).
    Функция критерия ошибки через (17).
    Дисперсия шума по (15).
    Шаг 3: обновление измерения:
    Обновите заднее состояние: через (14).
    Обновить исходное состояние системы: через (21).
    Шаг 4: обновление времени: вернитесь к шагу 2.
    Шаг 5: вывод вектора состояния.
    Рассчитайте параметры модели:, и с помощью (7).

    2.3. Совместная оценка SOC на основе BCLS-ALT

    Для достижения точной оценки SOC и низких вычислительных затрат в этой статье предлагается алгоритм BCLS-ALT для оценки SOC. С параметрами, определенными в режиме онлайн с помощью BCLS, затем применяется алгоритм ALT для оценки SOC.Алгоритм ALT состоит из метода AHI и HIF. Блок-схема алгоритма ALT показана на рисунке 2. HIF используется для получения точных начальных значений метода AHI, а также применяется для исправления ошибок, вызванных методом AHI. Оценка SOC может переключаться между методом AHI и HIF в предлагаемом алгоритме BCLS-ALT.


    2.3.1. Метод AHI и алгоритм фильтра бесконечности
    H

    Метод AHI широко используется в большинстве электромобилей [11] и является наиболее эффективным методом.Однако на точность оценки этого метода влияют начальная ошибка и совокупная ошибка, вызванная ошибками измерения тока батареи. Метод AHI [7] сформулирован следующим образом: где представляет собой SOC в начальный момент времени 0, — номинальная емкость, обозначает кулоновский КПД и — рабочий ток батареи. HIF популярен благодаря высокой надежности и точности. Подобно другим методам оценки SOC на основе моделей, вычислительная эффективность HIF намного ниже, чем у метода AHI.Это можно узнать из процесса расчета. Чтобы реализовать HIF для оценки SOC, уравнение системы с дискретным временем может быть получено как где — шум процесса. — шум измерения наблюдения. состояние системы в момент времени. Из уравнения (2),, и могут быть записаны как

    Поскольку взаимосвязь между SOC и OCV является нелинейной, это приводит к уравнению (23), демонстрирующему нелинейное поведение. Однако эта проблема может быть решена согласно соответствующей теории Burgos et al.[49], как показано в уравнении (25). Затем функция стоимости может быть построена с использованием теории игр, как в уравнении (26) [50]. Где обозначается для SOC и определяется для оценочного значения; обозначает начальный SOC и представляет собой оценочное значение. « и — весовые матрицы в уравнении (26). Их выбирают исходя из конкретной ситуации [24].

    Для простоты,, и были заданы как единичные матрицы, а их размеры были определены с помощью уравнения (26).определялась исходной ошибкой. Функцию стоимости можно рассматривать как соревнование между природой и инженерами. Природа всегда пытается максимизировать ошибку оценки, вводя ошибки (текущая ошибка, шум напряжения и начальная ошибка в знаменателе) [19]. Однако можно применять соответствующие методы для минимизации ошибки оценки, чтобы значение функции было как можно меньшим для получения точного SOC. Однако напрямую свести к минимуму сложно; таким образом, было определено граничное значение, которое может быть легко удовлетворено.То есть значение для должно быть удовлетворенным условием [19].

    Уравнения (26) и (28) могут быть интегрированы и выражены как

    Из уравнения (23) можно вывести следующее: где определяется как

    Применяя эти результаты, можно записать как уравнение (32). Таким образом, дискретный фильтр H -бесконечности можно рассматривать как минимаксную задачу, как показано в уравнении (33). Чтобы решить эту проблему, Дэн и др. вывел уравнения и проанализировал связанные теории [51]. Их результаты показали, что, когда функция имеет максимум или минимум, и определяются.Удовлетворение уравнения (34) может гарантировать, что существует решение для оценки [19].

    2.3.2. Алгоритм ALT

    Для разработки алгоритма оценки SOC с высокой точностью и низкими вычислительными затратами, который может быть применен в бортовой BMS, предлагается альтернативный алгоритм, сочетающий метод AHI и HIF. Когда BMS запускается, начальное значение SOC будет установлено HIF. Как только SOC сходится к истинному значению, алгоритм ALT переключит вычислительную логику на метод AHI для повышения вычислительной эффективности.Условием переключения алгоритма является то, что амплитуда SOC меньше 1%, что означает, что HIF нашел истинное значение и завершил процесс сходимости. Кумулятивные ошибки оценки SOC с использованием метода AHI будут вызваны ошибками измерения тока батареи. Следовательно, чтобы гарантировать точную оценку SOC, предлагаемый алгоритм переключается обратно на алгоритм HIF для исправления SOC. Это условие переключения алгоритма является приращением SOC, которое записывается в SOC.С самого начала метода AHI, если △ SOC больше, чем SOC ALT , алгоритм ALT переключится обратно на HIF. SOC ALT — это порог переключения, установленный бортовой BMS. Конкретные этапы расчета алгоритма ALT показаны в таблице 2.

    алгоритм Если амплитуда SOC <1%

    Инициализация
    Ток, напряжение на клеммах в каждый момент времени и начальное SOC
    L =
    Матрицы взвешивания:,, и
    Set SOC ALT

    Процесс оценки
    Определить
    (35)
    Шаг 2: линеаризовать с помощью (25)
    Шаг 3: вычислить матрицу усиления
    (36) Шаг
    оценка
    (37)
    Шаг 5: оценка состояния во времени
    (38)
    Шаг 6: обновить ковариационную матрицу
    (39)
    Шаг 7: вывести оценку SOC во время
    (40)
    Шаг 8: Метод AHI
    (41)
    Если
    Перейти на Шаг 1
    Иначе
    , назад к Шагу 8
    Конец
    Конец
    Шаг 9: время обновления
    Конец
    Выход

    Учитывая принцип HIF, для получения более точного алгоритма следует установить меньшее значение.Однако, если установлено слишком низкое значение, алгоритм HIF не сможет сойтись. Поэтому в данной работе установлено значение 0,01. Как правило, первоначальная ошибка оценки и измеренная статистика шума не могут быть известны и установлены заранее при применении алгоритма. Для упрощения расчета начальное состояние всех матриц задается как единичные матрицы. Размеры матриц, таких как, и, определялись уравнением (15) и определялись начальной ошибкой [19].

    3.Экспериментальные проверки

    Чтобы проверить эффективность и точность предложенного устройства оценки SOC, испытание с низким током OCV и испытание с динамическими циклами были проведены при 0 ° C, 25 ° C и 40 ° C, соответственно. Схема испытательного стенда показана на Рисунке 3. Он состоит из Bitrode MCV12-100 для тестирования батареи, термокамеры для контроля окружающей среды и главного компьютера для управления работой и отображения / хранения данных. Тестовый образец — литий-ионный аккумулятор A123 с остаточной емкостью 1.1 Ач. Тестер батареи может заряжать / разряжать батарею в соответствии с разработанной программой на главном компьютере. Полученные данные используются для определения параметров модели и проверки предложенной оценки SOC.


    В испытании с низким током OCV элемент заряжался и разряжался с постоянной скоростью C / 20. Напряжение отсечки для зарядки составляло 3,6 В, а ток отсечки составлял 0,01 С. Напряжение отсечки для разряда составляло 2 В. Кривая OCV-SOC может быть получена с использованием среднего значения заряда-разряда. равновесный потенциал [52, 53], как показано на рисунке 4.Коэффициенты уравнения (3) представлены в таблице 3 для получения OCV. В тесте динамических циклов используются динамический стресс-тест (DST) и федеральный городской график вождения (FUDS) для моделирования реальных циклов движения электромобилей. Профили нагрузки DST и FUDS используются для проверки производительности идентификации параметров и оценки SOC предлагаемого алгоритма.


    98 e −9 −9 Контроллер ЭСУД в условиях перехода на летнее время при 25 ° C. Результаты, и показаны на рисунках 5 (a) –5 (c), соответственно. Омическое сопротивление и поляризационное сопротивление стабильны в начале разряда и увеличиваются в конце разряда.Поляризационная емкость немного уменьшается с глубиной разряда.

    Алгоритм BCLS применяет онлайн-оценку дисперсии шума и выполняет компенсацию смещения в реальном времени, чтобы иметь лучший эффект оценки при наличии цветного шума. Чтобы убедиться, что алгоритм BCLS имеет лучшую производительность, мы сравниваем точность алгоритма RLS и алгоритма BCLS при идентификации параметров модели. Как показано на рисунке 5, в условиях перехода на летнее время параметры модели определяются алгоритмом RLS.Результаты показывают, что и не отслеживают изменение тока DST и являются постоянными в течение большей части времени разряда. Постепенно увеличивается. Кривая плавная и, похоже, не зависит от изменения тока. Сравнивая измеренное напряжение на клеммах аккумулятора с смоделированным напряжением на клеммах модели аккумулятора, ошибка модели, вызванная двумя алгоритмами идентификации параметров, очевидна, как показано на рисунке 5 (d). При использовании параметров, определенных алгоритмом BCLS, погрешность напряжения на клеммах модели аккумулятора меньше.На рисунке 6 показаны результаты состояний с использованием алгоритма BCLS-ALT при тесте DST при 25 ° C. На рисунках 6 (a) и 6 (c) показаны наблюдаемое напряжение на клеммах, опорное напряжение и погрешность напряжения, где погрешность составляет менее 0,03 В, за исключением конца разряда. На рисунке 6 (b) сравнивается оценочное значение SOC с использованием алгоритма BCLS-ALT и метода AHI с эталонным SOC. Он показывает, что, несмотря на колебания в начале использования HIF, оцененное SOC с применением предложенного алгоритма может быстро сходиться к эталонному SOC с 20% начальной ошибкой SOC и 10% дрейфом тока.Однако при дрейфе тока 10% погрешность оценки SOC с использованием метода AHI увеличивается с глубиной разряда, как показано на рисунке 6 (d). Из рисунка 6 видно, что предложенный алгоритм может эффективно оценить SOC при испытании на летнее время при 25 ° C.

    4. Обсуждения

    Далее обсуждаются точность и эффективность предложенного алгоритма BCLS-ALT. В разделе 4.1 анализируется влияние различных порогов переключения на точность и эффективность алгоритма BCLS-ALT и приводится оптимальный порог переключения.В разделе 4.2 обсуждаются характеристики предложенного алгоритма BCLS-ALT при различных профилях динамической нагрузки. В разделе 4.2 оценивается адаптивность предложенного алгоритма при различных температурах окружающей среды.

    4.1. Оценка SOC с использованием различных SOC
    ALT

    В связи с тем, что погрешность измерения тока не может быть устранена, ошибки оценки SOC с использованием метода AHI будут увеличиваться с глубиной разряда. Предлагаемый алгоритм BCLS-ALT может справиться с вышеуказанной проблемой путем переключения вычислительной логики на алгоритм HIF для исправления ошибок, вызванных методом AHI.SOC ALT — это порог переключения для переключения метода AHI на HIF. С самого начала метода AHI, если приращение SOC ( SOC) больше, чем SOC ALT , алгоритм ALT переключится на HIF. Чтобы гарантировать точность и эффективность предложенного алгоритма BCLS-ALT, мы сравниваем точность оценки SOC с использованием различных SOC ALT , как показано на рисунке 7. Рисунки 7 (a) и 7 (b) показывают влияние различных порогов переключения. SOC ALT о точности и эффективности оценки SOC в условиях DST и FUDS, соответственно.Вычислительная эффективность увеличивается с увеличением порога переключения SOC ALT . RMSE, который представляет точность расчета, сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением порога переключения SOC ALT . Если SOC ALT мало, алгоритм HIF не может сойтись к истинному значению при корректировке SOC; и если SOC ALT велико, средняя абсолютная ошибка оценки SOC увеличится. В двух вышеупомянутых случаях точность оценки SOC снизится.Когда порог переключения SOC ALT составляет 25%, RMSE достигает минимального значения, что означает, что точность оценки SOC является наивысшей. Когда порог переключения SOC ALT установлен на 25%, сравнение времени вычислений при различных профилях динамической нагрузки показано на рисунке 7 (c), который показывает, что предлагаемый алгоритм BCLS-ALT может значительно сократить время вычислений модельно-ориентированный метод оценки SOC. Этот алгоритм очень подходит для бортовой BMS с ограниченной вычислительной мощностью.Кроме того, время вычислений получено программным обеспечением MATLAB R2014b на ПК Lenovo E40 с процессором Intel Core i5-4210U производства Intel с частотой 1,7 ГГц и 8,0 ГБ ОЗУ.

    4.2. Оценка SOC при различных динамических тестах

    В исследовании Liu et. al. [11], адаптивность альтернативного алгоритма проверяется только при условии DST, и этого недостаточно, чтобы доказать плюсы и минусы алгоритма. В этой статье, чтобы убедиться, что предложенный алгоритм может адаптироваться к различным динамическим условиям, для оценки SOC в соответствии с тестом DST и тестом FUDS при 25 ° C.Чтобы моделирование было ближе к условиям работы электромобилей, мы установили начальную ошибку SOC на 20%, а дрейф тока на 10%. Результаты SOC с использованием оптимального порога переключения показаны на рисунках 8 и 9. Несмотря на колебания при переключении алгоритма, оба метода являются устойчивыми и могут сходиться к эталонному SOC с начальной ошибкой SOC. Тем не менее, алгоритм BCLS-ALT сходится быстрее, чем алгоритм RLS-ALT. Из-за дрейфа тока погрешность оценки SOC методом AHI увеличивается с глубиной разряда и даже приближается к 10% в конце разряда.Хотя алгоритм BCLS-ALT и алгоритм RLS-ALT могут исправить ошибку оценки SOC, точность оценки SOC с помощью алгоритма BCLS-ALT выше после исправления ошибок. На рисунке 10 дополнительно анализируются ошибки двух алгоритмов. При 25 ° C RMSE предложенного алгоритма меньше, что указывает на то, что алгоритм BCLS-ALT может получить точные параметры модели батареи и является более надежным и адаптируемым к другим профилям динамической нагрузки, чем алгоритм RLS-ALT.

    4.3. Оценка SOC при различных температурах

    Алгоритм BCLS-ALT может обновлять параметры модели в режиме онлайн с изменениями температуры окружающей среды и поддерживать точную оценку SOC. Чтобы убедиться в этом, тесты DST также проводились при 40 ° C и 0 ° C соответственно. Чтобы изучить влияние параметров модели на оценку SOC при различных температурах, для алгоритма RLS-ALT определены случай 1 и случай 2. Случай 1: оценка SOC с помощью алгоритма ALT с автономными параметрами, определенными алгоритмом RLS при 25 ° C.Случай 2: оценка SOC с помощью алгоритма ALT с автономными параметрами, определенными алгоритмом RLS при 40 ° C и 0 ° C, соответственно. При разных температурах окружающей среды два алгоритма также могут быстро сходиться к эталонному SOC с начальной ошибкой 20% и дрейфом тока 10%, как показано на рисунках 11 и 12. Анализ ошибок SOC показан на рисунке 10. Рисунок 10 показывает, что меньшие RMSE и MAE могут быть предоставлены алгоритмом BCLS-ALT; благодаря этому он может обновлять параметры модели в реальном времени при изменении температуры окружающей среды, тем не менее, алгоритм RLS-ALT не может реагировать на изменение условий работы.RMSE для случая 1 при 40 ° C меньше, чем при 0 ° C, по сравнению с анализом ошибок, показанным на рисунке 10. В то же время он также показывает, что изменение параметра, вызванное повышением температуры с 25 ° C до 40 ° C меньше, чем вызванное падением температуры с 25 ° C до 0 ° C. При 40 ° C и 0 ° C RMSE двух алгоритмов почти одинаковы. Это показывает, что, хотя изменения температуры окружающей среды электромобилей неизбежны, алгоритм с обновлением параметров батареи в реальном времени может обеспечить высокоточную оценку SOC.Таким образом, предложенный алгоритм BCLS-ALT может обеспечить точную и эффективную оценку SOC, что больше подходит для электромобилей.

    5. Выводы

    В данной статье предлагается алгоритм совместной оценки SOC на основе BCLS-ALT с высокой точностью и низкими вычислительными затратами. Надежность и точность предложенного алгоритма были проверены с помощью тестов DST и FUDS при различных температурах окружающей среды 40 ° C, 25 ° C и 0 ° C соответственно. Результаты экспериментов показывают, что точность и вычислительная эффективность алгоритма BCLS-ALT высоки при использовании оптимального порога переключения.Предложенный алгоритм сходится быстрее с 20% начальной ошибкой и 10% текущим дрейфом по сравнению с алгоритмом RLS-ALT. Несмотря на текущий дрейф, из-за обновления параметров модели в реальном времени алгоритм BCLS-ALT более устойчив к различным профилям динамической нагрузки и различным температурам окружающей среды. Следовательно, предложенный алгоритм BCLS-ALT больше подходит для бортовой BMS с ограниченной вычислительной мощностью, но требующей высокой точности оценки.

    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Вклад авторов

    Вэй Сюн и Иминь Мо предложили первоначальную идею. Вэй Сюн разработал новый алгоритм. Вэй Сюн, Иминь Мо и Цун Янь провели и проанализировали эксперименты вместе. Вэй Сюн написал оригинал рукописи. Вэй Сюн и Иминь Мо отредактировали окончательный вариант рукописи.

    Выражение признательности

    Эта работа была поддержана Исследовательским центром развития производства городского округа Ухань (No.WZ2017Y14).

    Общая модель батареи — Simulink

    Извлечение параметров батареи из таблиц данных

    На этом рисунке показаны подробные параметры, извлеченные из данных Panasonic Паспорт батареи NiMH-HHR650D.

    Номинальную емкость и внутреннее сопротивление можно узнать из таблицы спецификаций. Остальные подробные параметры взяты из Типичного График характеристик разряда.




    −5,35 e −7 5,44 e −5 −0,002569 0,056590 2,802419503 9023 2,802419503 9023 9023 9023 е −9 −5,07 e −7 5,13 e −5 −0,002408 0,052822 2,845685 2,845685 −5.42 e −7 5,44 e −9 −0,002529 0,055013 2,83002

    Параметр

    Значение

    Номинальная мощность

    6.5 Ач

    Внутреннее сопротивление

    2 мОм

    Номинальное напряжение (a)

    1,18 2 9023

    2 9023

    6,5 Ач

    Максимальная емкость (б)

    7 Ач ( 5,38 ч * 1.3 A)

    Напряжение полного заряда (в)

    1,39 В

    Номинальный ток разряда (г)

    9024

    9024 Емкость при номинальном напряжении (а)

    6,25 Ач

    Экспоненциальное напряжение (эл.)

    1,28 В

    42 Экспоненциальное 1.3 Ач

    Эти параметры являются приблизительными и зависят от точности точек полученный из разряда изгиб.

    Кривые расхода, полученные на основе этих параметров, отмеченных значком пунктирные линии на следующих рисунках аналогичны паспорту кривые.

    Для представления температурных эффектов литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, дополнительная кривая нагнетания при температуре окружающей среды, отличная от номинальная температура и параметры теплового отклика.Дополнительные кривые расхода обычно не приводятся в технических данных и могут требуют проведения простых экспериментов. Следующие примеры показывают параметры, извлеченные из литий-железо-фосфата A123 ANR26650M1 и Паспорта литий-кобальто-оксидных батарей Panasonic CGR 18 650 AF.

    Технические характеристики A123 ANR26650M1 включают в себя необходимую разрядку. точки кривой и другие необходимые параметры.

    Эти параметры взяты из таблицы данных литий-ионного аккумулятора A123. температурно-зависимая модель батареи.

    [

    ]4 В, 0,23 Ач]

    Макс. (h)

    Параметр Значение

    Номинальное напряжение (c)

    3,22 V

    Максимальная вместимость (d)

    2.3 Ач

    Напряжение полного заряда (а)

    3,7 В

    Номинальный ток разряда

    2.3 2 9023 Внутреннее сопротивление 9240003

    10 мОм

    Емкость при номинальном напряжении (c)

    2,07 Ач

    Экспоненциальная зона (b)

    Номинальная температура окружающей среды

    25 ° C

    Вторая температура окружающей среды

    0 ° C

    2.208 Ah

    Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)

    3.45 В

    Напряжение при максимальной мощности 90% при 0 ° C (g)

    2,8 V

    Экспоненциальная зона при 0 ° C (f)

    [ 3,22 V, 0,23 Ач]

    Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)

    0.6

    Тепловая постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)

    1000

    На рисунке пунктирными линиями показаны кривые разряда, полученные из моделирование при различных температурах окружающей среды. Исполнение модели очень близко к результатам таблицы данных.

    Тот же подход для извлечения параметров применяется к Panasonic Литий-ионный CGR18650AF с этими характеристиками.

    Эти параметры извлекаются для модели батареи.

    3

    3

    Параметр Значение

    Номинальное напряжение (с)

    3,3 В

    3,3 В

    Максимальная емкость (г)

    2 Ач

    Напряжение полного заряда (а)

    4.2 В

    Номинальный ток разряда

    1,95 A

    Внутреннее сопротивление (оценочное)

    16,5 6 мОм 9024 мОм при

    c)

    1,81 Ач

    Экспоненциальная зона (b)

    [ 3,71 В, 0,6 Ач]

    9055

    Номинальная температура окружающей среды ° C

    Вторая температура окружающей среды

    0 ° C

    Максимальная производительность при 0 ° C (ч)

    1.78 Ач

    Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)

    4 В

    Напряжение при максимальной емкости 90% при 0 ° C (g)

    3,11 V

    Экспоненциальная зона при 0 ° C (f)

    [ 3,8 V, 0,2 Ач]

    Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)

    0.06

    Тепловая постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)

    1000

    На рисунке показано хорошее совпадение смоделированных кривых расхода (представлены пунктирными линиями) и кривые таблицы данных. Точность модель зависит от того, насколько точны выбранные точки из техпаспорта разряда кривые есть.

    Последовательное и / или параллельное моделирование ячеек

    Для моделирования последовательной и / или параллельной комбинации ячеек на основе параметров одной ячейки используйте преобразование параметра, показанное в следующей таблице может быть использован. Переменная Nb_ser соответствует количеству ячеек последовательно, а Nb_par соответствует количеству ячеек параллельно.

    Параметр Значение

    Номинальное напряжение

    1.18 * Nb_ser

    Номинальная мощность

    6,5 * Nb_par

    Максимальная производительность

    7 * Nb_par

    7 * Nb_par

    Номинальный ток разряда

    1,3 * Nb_par

    Внутреннее сопротивление

    0.002 * Nb_ser / Nb_par

    Емкость при номинальном напряжении

    6,25 * Nb_par

    Экспоненциальная зона

    pize, 1,3 * Nb 2430 Параметры батареи для моделирования

    Рисунок 1: Профиль испытаний, состоящий из статической емкости и испытаний HPPC

    Тест статической емкости начинается с перевода батареи с неизвестного SOC на 100% SOC в соответствии с инструкциями производителя по зарядке.Обычно это делается с заданной скоростью C, представляющей скорость подаваемого (заряд) или потребляемого (разряд) тока относительно его максимальной емкости. C-rate определяется как используемый ток, деленный на теоретический ток, при котором батарея будет обеспечивать свою номинальную номинальную емкость за один час. Например, если аккумулятор имеет номинальную номинальную емкость 2000 мА · ч, а для разрядки батареи использовался коэффициент мощности 1,5, используемый ток будет составлять 3 А.

    Аккумулятор заряжается постоянным током до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение заряда (напряжение при полной емкости), а затем переключается на зарядку с постоянным напряжением, пока не будет достигнут минимальный ток.Это известно как схема заряда с постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Батарея достигла 100% SOC, и используется достаточный период покоя, чтобы позволить элементу прийти в равновесие.

    Затем аккумулятор разряжается с заданной скоростью C до отключения минимального напряжения. Это достигается при 0% SOC. Емкость разряда можно измерить непосредственно с помощью специального тестера аккумуляторов или определить по току, потребляемому за период времени от 100% SOC до 0% SOC. Еще один период отдыха используется перед подзарядкой до 100% SOC с использованием схемы CCCV.

    За емкость аккумулятора принимается разрядная емкость от 100% до 0% SOC. Как правило, вы должны обнаружить, что она соответствует измеренной емкости заряда. Емкость разряда обычно используется для согласованности, особенно если выполняется только первая половина (разряд) следующего раздела профиля теста — теста HPPC.

    Для теста HPPC используются шаги 10% SOC в зависимости от емкости аккумулятора, определенной в результате теста статической емкости, приведенного выше. Шаги выполняются от 100% до 0% SOC и могут вернуться к 100% SOC для второй половины тестового профиля.

    Каждый шаг состоит из:

    • Отдых 60 минут.
    • Импульс, разряд: 1С в течение 10 секунд
    • Отдых 10 минут (период релаксации)
    • Импульс, регенерация: 1C или 0,75C в течение 10 секунд
    • Отдых 10 минут (период релаксации)
    • Разрядка / зарядка до следующего шага с предписанной скоростью разряда / заряда (согласно паспорту производителя)

    Каждый тип элемента может быть протестирован на каждом SOC, в том числе при различных температурах и различных скоростях тока импульса (разряд и заряд).

    без названия

    % PDF-1.6 % 1 0 объект > / Тип / Каталог >> эндобдж 2 0 obj > поток 2011-04-20T06: 17: 22-04: 002011-04-20T06: 17: 22-04: 002011-04-20T06: 17: 22-04: 00Appligent AppendPDF Pro 5.1uuid: c4ed11bb-1dd1-11b2-0a00- d52800006000uuid: c4ed88c6-1dd1-11b2-0a00-000f0071cac4application / pdf

  • без названия
  • Acrobat Distiller 7.0.5 для MacintoshAppendPDF Pro 5.1 Solaris 10 февраля 5 2010 Библиотека 9.0.1 конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 6 0 obj > поток Q конечный поток эндобдж 7 0 объект > поток q конечный поток эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 17 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 37 0 R / Type / Page >> эндобдж 18 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 45 0 R / Type / Page >> эндобдж 19 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 52 0 R / Type / Page >> эндобдж 20 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 58 0 R / Type / Page >> эндобдж 21 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 65 0 R / Type / Page >> эндобдж 65 0 объект > поток 8; Z \ 7d; eJ +% — ‘P * a89Nlm_a1 = BSn & \ X, YZD] D (iKhW: 7sJO, BL * 0Gm * \ E_An`F «!» QQNIVg ((RZQ # 32d ‘! & (A ] MO [L3> @ hZ # ZR3j: kaf; -`) [# c @ & $ SW3nA-Mr> X6 $; Sadckm98cB3sF: * p> s / WNWe bt’YWCY68HmI8GC_C \ qcB! = G, i «eZ» Y7NM: h5P_qg «&!> Ioa + ^ 1 + — / = H: Nko2Jgf * E) f = 7Q: kU $: jWK = h%] NmAEl6W) Eld + 7r ^ LEVTFe * HR.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.