Зависимость емкости аккумулятора от напряжения: минимальное и полностью заряженного, под нагрузкой и без нее, а также какой должен быть нормальный заряд АКБ

Процент заряда и напряжение Lifepo4

Е-ветерок.ру
Энергия ветра и солнца

>Разделы сайта
  • Мой небольшой опыт
  • Разные мои самоделки
  • Расчёт и изготовление лопастей
  • Изготовление генераторов
  • Готовые расчёты ветряков
  • Дисковые аксиальные ветряки
  • Из асинхронных двигателей
  • Ветряки из авто-генераторов
  • Вертикальные ветряки
  • Парусные ветрогенераторы
  • Самодельные солнечные панели
  • Аккумуляторы
  • Контроллеры инверторы
  • Альтернативное эл. статьи
  • Личный опыт людей
  • Ветрогенераторы Ян Корепанов
  • Ответы на вопросы
    • >Последние записи

    > Тест lifepo4, зависимость напряжения и ёмкости

    > Активный балансир для литиевых АКБ

    > Дешёвый электро-велосипед

    > Контроллер ФОТОН 150/50 MPPT WI-FI

    > Отчёт о состоянии электростанции весна 2019

    > Инвертор SILA +MPPT

    > Гибридные инверторы SILA

    > Реле напряжения XH-M609

    > DC 300V 100A ваттметр

    > ZT-X RM409B True-RMS цифровой мультиметр

    > Электровелосипед, передний привод на my1016

  • org/Breadcrumb»> Главная
  • >Аккумуляторы раздел

    • >

    В этой статье описание и результат тестирования ячейки lifepo4 3,2v ёмкостью 105Ah. Суть эксперимента выяснить есть ли зависимость напряжения на ячейке и уровня её заряда. В интернете много противоречивой информации, некоторые говорят что по напряжению нельзя опрелелить насколько заряжен lifepo4, только примерно с погрешностью 20-30%. Всё это из-за так называемой полки, очень стабильного и мало меняющегося напряжения в диапазоне основной ёмкости. Бытует мнение что даже при одинаковом напряжении до тысячной вольта одна ячейка может быть заряжена на 70%, а другая к примеру на 90%.

    Но также есть информация где показана прямая зависимость напряжения и уровня заряда АКБ. Существуют таблицы и результаты тестирования lifepo4 где чётко прослеживается зависимость напряжения и ёмкости. Несмотря на то что я уже находил немало информации о тестировании lifepo4, я решил самостоятельно провести лабораторную работу, и выяснить зависимость напряжения и ёмкости lifepo4.

    Техническое условие теста:
    Ячейку lifepo4 заявленной ёмкостью 105Ач я полностью зарядил, и начал разряд ячейки. Разряд ячейки происходил через ваттметр, который считает ватты и ампер-часы. Разряжал ячейку на нихромовую спираль током 10А. Каждые отданные ячейкой 5Ач я записывал напряжение под током разряда 10А, и останавливал разряд, ждал примерно две минуты и записывал напряжение без нагрузки. Так через каждые 5Ач я записывал результаты, напряжение под током 10А, и в холостую. Напряжение измерял отдельным точным мультиметром, который отображает напряжение с точностью до одной тысячной вольта.

    Ячейку я разрядил до 100Ач, полностью не стал разряжать чтобы не испортить. И в обратной последовательности начал заряжать ячейку, через каждые 5Ач останавливал заряд, записывал напряжение под током заряда 10А, и в холостую спустя две минуты.

    В результате тестирования получилась вот такая таблица. В левой части таблицы результат разряда ячейки. Ёмкость со знаком минус так как происходил разряд ячейки.

    В правой части в обратной последовательности происходил заряд ячейки, поэтому ампер-часы со знаком плюс. Отдельно сверху красным я написал сколько энергии в ватт-часах отдала ячейка, и сколько обратно приняла до полного заряда. КПД разряда и заряда приятно порадовал, и составил 96,58%.

    >

    Результат меня удивил:
    Я ожидал что всётаки будет прямая зависимость напряжения и уровня заряда Lifepo4. Но это оказалось не так, и при одинаковой ёмкости пря разряде напряжение даже в холостую отличается от напряжения при заряде. Конечно две минуты это очень мало для замера напряжения без нагрузки, если выждать хотябы полчаса то напряжение покоя думаю заметно изменится, но столько времени у меня небыло, и так этот тест занял почти сутки.

    Также интересно то что при напряжении без нагрузки 3.358 аккумулятор заряжен уже на 95%. При дальнейшем заряде до 3.45в в акб вошло ещё около 3.5Ач, и далее напряжение резко пошло вверх до 3.6В. Кстати ровно 1Ач в аккумулятор обратно не вернулся, тоесть ячейка отдала 100Ач, но при заряде ячейка взяла только 99Ач, и полностью зарядилась.

    Связано это с тем что при разряде напряжение на ячейке ниже чем при заряде. Так при отдаче 100Ач ячейка отдала 315.55втч, а при заряде ячейка взяла 99Ач и 326.74втч.

    Балансировка lifepo4: Много споров по поводу балансировки lifepo4, о том какие балансиры лучше, активные, пассивные. По напряжению хорошо видно что оно мало изменяется в большом диапазоне ёмкости. К примеру при уровне заряда батареи 90% напряжение в холостую 3,324в, а при ёмкости 10% напряжение 3,218в. Разница всего 106мВ. А при уровне заряда 95% напряжение 3.324в, и при уровне заряда 65% напряжение 3.316в, разница всего 0,008в, или 8мВ.

    Так как большинство активных балансиров работает по принципу чем больше разница напряжения тем больше ток балансировки, то при такой мизерной разнице они ничего не будут балансировать, так как по сути и балансировать нечего. При этом есть дешёвые активные балансиры, которые начинают балансировать при разнице от 30мВ между соседних ячеек, такие тоже бесполезны. По сути балансировка lifepo4 должна начинаться от 3. 45в, после этого напряжения появляется явный дисбаланс ячеек, с которым справятся за некоторое время активные балансиры. А также вполне подойдут и пассивные балансиры, которые обычно включаются при 3.6в.

    Буферный и цеклический режим эксплуатации lifepo4:
    Вообще я думаю если вы интересуетесь Lifepo4, то понимаете чем грозит перезаряд или слишком глубокий разряд ячейки. Поэтому лучше устанавливайте плату защиты BMS, чтобы не испортить АКБ. Также если вы эксплуатируете lifepo4 не в циклическом режиме как в электротранспорте, а в буферном, к примеру в солнечной электростанции, или в ИБП. То напряжение заряда и напряжение поддержки для lifepo4 отличаются от просто заряда до 3.6в. Когда вы эксплуатируете батарею к примеру на электро-велосипеде, то батарея зарядилась до 3.6в на ячейках, и вы поехали кататься, тоесть батарея не находится долгое время под напряжением 3.6в.

    Но в солнечной станции напряжение от солнечных панелей поступает весь световой день. И как правило у многих АКБ уже утром к 9-11 часов дня полностью заряжаются, и остольное время просто находятся в буферном режиме под напряжением до самого вечера, пока солнце не сядет. Так вот lifepo4 не любит длительного нахождения под напряжением полного заряда, происходит ускоренная деградация. К примеру Лиотех пишет что для эксплуатации lifepo4 в буферном режиме максимально допустимое напряжение заряда 3.40в, а напряжение поддержки 3.34в. Только в таком режиме эксплуатации батарея прослужит максимально долго.

    Емкость аккумулятора – основные параметры

    1. Емкость демонстрирует, на протяжении какого периода времени, батарея сможет питать подключенный к ней прибор. Для измерения данного параметра используется показатель ампер часов. Для маленьких аккумуляторов применяется величина миллиампер-часов. Что касается самой единицы, то она демонстрирует, что емкость каждого аккумулятора представляет собой произведение постоянного тока на время разряда (измеряется в часах). Формула выглядит так:

    Е [А * час] = I [А] х T [час]

    Многие думают, что емкость в полной мере отображает энергию батареи, которая может быть накоплена. На самом деле это вовсе не так: чем выше напряжение в батарее, тем больше энергии может быть накоплено. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть формулу:

    [Дж]= I [А] х U [В] х T [с]

    Она характеризует произведение напряжения тока и время его протекания. Из этого следует, что энергия аккумулятора равняется произведению емкости и номинального напряжения:

    W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]

    3. Энергия аккумулятора и его емкость

    Если подключить несколько аккумуляторных батарей в последовательном режиме, то мы получим суммарную емкость. Она будет равна емкости всех аккумуляторов, которые входят в состав батареи. Энергия аккумулятора равна произведению энергии одной батареи на их количество.

    4. Заряд и емкость аккумулятора

    Многие покупатели путают такие разные параметры, как емкость аккумулятора и его заряд. Мы рассмотрим эту проблему: емкость — это не что иное, как выражение потенциала аккумуляторной батареи и демонстрирует время работы при полной заряженности. Чтобы было понятнее, давайте рассмотрим обычный стакан, в который налита жидкость. Емкость в данном случае равна объему стакана. Этот показатель остается неизменным, несмотря на то есть в нем жидкость или ее нет. Тоже самое можно сказать об аккумуляторной батарее: заряженная и разряженная батарея все равно обладает постоянной емкостью.

    5. Рассмотрим другие характеристики емкости, которые касаются аккумулятора

    В первую очередь, это емкость энергии (Вт/элемент).

    Характеристика аккумуляторной батареи, которая показывает способность аккумулятора разряжаться во время постоянной нагрузки в течение определенного промежутка времени (чаще всего 15 минут). Этот параметр появился на территории США и со временем его приняли на вооружение другие производители. Чтобы провести приблизительные расчеты и оценить емкость аккумуляторной батареи в Ач по его вырабатываемой энергии в Вт/эл, достаточно воспользоваться формулой:

    Е [А*час] = W [Вт/эл] / 4

    Еще один параметр — запасная, или резервная емкость.

    Резервная емкость — это параметр автомобильного аккумулятора, который показывает возможность питать электричеством всю энергосистему автомобиля без включенного генератора. Параметр измеряется в минутах разряда батареи током в 25 Ампер. Чтобы приблизительно выяснить этот параметр, существует специально разработанная формула. Она использует резервную емкость в минутах:

    Е [А*час] = T [мин] / 2

    6. Еще один важный вопрос — какие параметры влияют на емкость аккумуляторной батареи? В первую очередь это касается тока разряда. Каждый производитель определяет номинальную емкость свинцовых аккумуляторов при разрядах большой длительности (10,20 и 100 часов). В результате емкость моделей обозначается маркировкой С10, С20 или С100. Исходя из этого, можно рассчитать ток, который протекает через нагрузку при 20 часовом разряде: I20

    I20 [А] = Е20 [А*час] / 20[час]

    И сразу возникает встречный вопрос: правда ли, что при 15-минутном разряде, ток аккумулятора будет равняться Е20 х 4? Нет, это утверждение в корне неверно. При разряде, который длится на протяжении 15 минут, емкость аккумуляторной батареи равняется половине его номинальной емкости. А потому указанные параметры тока I0.25 не могут превышать Е20 х 2. Простыми словами, ток разряда батареи и время разряда не пропорциональны между собой.

    Время разряда и ток разряда находится в степенной зависимости. Для этих целей используется специальная формула, которая была разработана Пекертом. Она гласит:

    I p * T = const

    При этом р — представляет собой число Пекерта и является показателем степени. Оно постоянное для указанного типа аккумуляторных батарей. Формулу можно применять для всех герметичных, свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Если мы говорим о свинцовых аккумуляторах, то число Пекерта равняется 1.15 — 1.35. Величину, которая располагается правой части уравнения, легко можно установить по емкости аккумулятора. Всего несколько вычислений позволяют получить формулу, которая характеризует емкость батареи Е при показателях тока разряда I:

    Е = Eн * (Iн / I)p-1

    При этом Eн является номинальной емкостью аккумулятора, а показатель Iн — это ток разряда, который находится в зависимости от заданной номинальной емкости (20 или 10 часов разряда).

    Еще один важный параметр — конечное напряжение разряда аккумулятора.

    По мере того, как батарея разряжается, падает ее напряжение. После достижения конечного напряжения разряда, батарея полностью отключается. Существует определенная зависимость: чем ниже конечное напряжение разряда, тем выше показатель емкости аккумулятора. Производители батарей устанавливают минимально допустимый параметр напряжения разряда. Если напряжение в аккумуляторной батарее становится меньше этой величины (так называемый глубокий разряд), то батарея может полностью выйти из строя.

    Температурный режим оказывает влияние на показатели емкости

    Если температура возрастает с 20 до 40°С, емкость батареи увеличивается на 5 процентов. Снижение температуры в диапазоне от 20°до 0° С приводит к снижению емкости на 15 процентов. Снижение температуры до -20°С еще больше снижает параметры емкости.

    Что касается износа аккумуляторной батареи, то существуют следующие моменты.

    Емкость свинцовой аккумуляторной батареи при поставке может отличаться от номинальных показателей. Всего несколько циклов разряда и заряда приводит к тому, что емкость увеличивается. К сожалению, при дальнейшей эксплуатации или при долгом хранении батареи, емкость уменьшается. Со временем батарея нуждается в замене.

    7. Проверка емкости свинцового аккумулятора. Классическим способом проверки емкости является проведение контрольного разряда. Для этих целей батарею заряжают постоянным током и проводят регистрацию показателей до конечного напряжения разряда. Остаточная емкость легко вычисляется по формуле:

    Е [А*час]= I [А] * T [час]

    Ток разряда должен быть таким, чтобы время разряда равнялось 10 или 20 часам работы. После этого можно сравнить полученные показатели остаточной емкости с номинальными значениями. Если полученные данные составляют меньше 80 процентов номинальных показателей, нужна замена аккумулятора. Это делается для того, чтобы дальнейшее старение основных элементов батареи не привело к ее выходу из строя.

    Обычные методы измерения емкости аккумуляторов имеют целый ряд недостатков:

    • сложность процесса и трудоемкость,
    • приходится выводить аккумулятор из строя на продолжительный период времени.

    Если нужно провести быстрые тесты, то применяют современные приборы. Они проводят измерения за несколько секунд.

    Сравнительный анализ и подробные факты — Lambda Geeks

    Автор Kaushikee Banerjeein Electronics, Engineering


    В этой статье мы обсудим мощность батареи и напряжение. Напряжение батареи — это мера электрического потенциала, которую содержит батарея, а мощность батареи — это мера электрической энергии, запасенной в батарее.

    Вот таблица сравнения мощности батареи и напряжения:

    Параметр Мощность батареи Напряжение батареи
    Определение Мощность батареи — это количество электроэнергии, хранящейся внутри батареи. Иногда его также называют «энергоемкостью». Напряжение батареи — это разность электрических потенциалов между положительной и отрицательной клеммами батареи.
    Формула Мощность обычно представляет собой произведение напряжения на силу тока. ( П = VI ) В цепи напряжение батареи V= ток в цепи (I) × эквивалентное сопротивление цепи (R) Но рейтинг, который мы видим на аккумуляторе, на самом деле является емкостью аккумулятора. Его единицей может быть ватт-час и ампер-час. Единицей напряжения батареи в системе СИ является Вольт ( кг⋅м 2 ⋅с −3 ⋅A −1 ).
    Эффект  Питание дает аккумулятору возможность сделать устройство пригодным для использования. Напряжение — это сила, выталкивающая электроны, и оно управляет протеканием тока при использовании батареи.
    Связь с током Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах с учетом тока. Чем больше ток, тем больше емкость аккумулятора. Ток в цепи зависит от напряжения. Большее напряжение батареи означает больший поток электронов и более высокое генерирование тока.
    Взаимосвязь Мощность батареи может быть записана как функция напряжения и тока батареи. Напряжение батареи не зависит от мощности батареи. Скорее мощность батареи определяется напряжением батареи.
    Пример Батарея емкостью 10 ватт-часов предполагает, что она может обеспечить мощность 10 ватт за час, мощность 5 ватт за два часа или мощность 2 ватта за 5 часов. В основном это средняя мощность за определенное время. Аккумулятор емкостью 3000 мАч означает, что он может обеспечить питание устройства, которое потребляет ток 3000 мА в час или ток 300 мА в течение 10 часов. 10-вольтовая батарея означает, что разность потенциалов между двумя ее клеммами составляет 10 вольт. Если мы сохраним более низкий потенциал на уровне V вольт, более высокий потенциал будет на уровне (V + 10) вольт.

    «Характеристики аккумулятора». by marc_buehler, под лицензией CC BY-NC 2.0

    Подробнее….Может ли напряжение быть отрицательным: когда, как, исчерпывающие ответы на часто задаваемые вопросы, идеи

    Мощность батареи и напряжение — часто задаваемые вопросы

    Означает ли более высокое напряжение аккумулятор большую мощность ?

    Напряжение предоставляет информацию о потенциале. Мы можем получить одну и ту же мощность от разных источников напряжения, если откорректируем значения тока. Для двух цепей с одинаковым током более высокое напряжение дает большую мощность.

    Из закона Ома мы знаем, что напряжение V = i (ток) × R (сопротивление) и мощность = напряжение × ток. Итак, для значительной мощности и ток, и напряжение должны быть высокими. Например, источник 10 В и ток 2 А дают мощность 20 Вт. Кроме того, источник 5 В и ток 4 ампера дают ту же мощность 20 Вт.

    Подробнее…..Что такое напряжение в последовательной цепи: подробные факты

    Влияет ли напряжение батареи на мощность?

    Химические реакции внутри батареи индуцируют напряжение. Оно называется напряжением батареи. Напряжение – это скорость потока электронов или тока. Мощность представляет собой комбинированную функцию тока и напряжения.

    Напряжение — это один из двух факторов, влияющих на генерацию энергии. Для генерации определенного количества мощности может быть любая комбинация тока и напряжения. Например, батарея на 20 мА и 200 В производит 20 × 200 = 4 Вт мощности. Точно так же батарея 400 мА и 10 В также производит 400 × 10 = 4 Вт мощности.

    Подробнее… Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи: подробные факты

    Батареи обеспечивают ток или напряжение?

    Аккумуляторы в первую очередь рассматриваются как источник напряжения в электрической цепи. Аккумулятор поддерживает постоянное напряжение в течение некоторого времени, и постепенно напряжение уменьшается. Свободный поток электронов в цепи генерирует ток.

    Источники напряжения потребляют постоянный ток независимо от напряжения. Источники тока потребляют постоянный ток независимо от нагрузки. Таким образом, аккумулятор можно назвать источником постоянного напряжения. Но это не источник тока, поскольку он не может потреблять одинаковое количество тока для разных сопротивлений нагрузки.

    Последние сообщения

    ссылка на 15 фактов о h3SO4 + KBr: что и как сбалансировать и часто задаваемые вопросы

    15 фактов о h3SO4 + KBr: что, как сбалансировать и часто задаваемые вопросы (бромид калия) представляет собой белый кристаллический порошок. Дайте нам знать некоторые факты о H3SO4 + KBr. Серная кислота также известна как купорос….

    Продолжить чтение

    ссылка на 35 применений кадмия в различных отраслях промышленности (необходимо знать факты!)

    35 Использование кадмия в различных отраслях промышленности (необходимо знать факты!)

    Кадмий представляет собой переходный металл 4-го периода с заполненной d-орбиталью и атомной массой 112,414 г/моль. Давайте сосредоточимся на использовании Cd в различных отраслях промышленности. Использование кадмия в различных…

    Продолжить чтение

    Емкость батареи – заряд против сохраненной энергии – Курсы электротехники eeSasha

    Теги: Батареи, Концепции, Электрический заряд, Энергия