Отслеживание изменений емкости и внутреннего сопротивления в плане мониторинга старения аккумулятора

Отслеживание изменений емкости и внутреннего сопротивления в плане мониторинга старения аккумулятора

Абсолютно все аккумуляторные батареи подвержены старению, которое выражается снижением емкости, повышением внутреннего сопротивления и увеличением саморазряда. Новый аккумулятор (рисунок 1) имеет емкость 100% от номинала, старый же может иметь только 20%. В нашем примере потеря емкости иллюстрируется в виде каменеобразной субстанции в корпусе аккумулятора.

Новый аккумулятор обладает всеми 100% емкости

Рисунок 1: Новый аккумулятор обладает всеми 100% емкости. Емкость представлена в виде жидкости, заполнившей весь доступный объем в корпусе аккумулятора. Такой аккумулятор обеспечивает максимально возможное время работы.

Выработанный аккумулятор

Рисунок 2: Выработанный аккумулятор. Потерянная емкость показана как пространство, занятое каменеобразной субстанцией. Такой аккумулятор конечно может эксплуатироваться, но время его работы будет оставлять желать лучшего даже если он полностью заряжен.


Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач 
10 - 12 лет / 600 циклов 10 - 12 лет / 700 циклов 10 - 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

Автомобилисты лучше других знакомы с такой характеристикой стартерного аккумулятора как пусковой ток, так как именно от него зависит способность аккумулятора завести двигатель. Пусковой ток зависит от внутреннего сопротивления и по сути является способностью аккумулятора поставлять ток при подключенной высокой нагрузке. На рисунке 3 показан стартерный аккумулятор с высоким пусковым током, который символизируется мощным потоком воды из крана с открытым вентилем. На рисунке 4 иллюстрирован аккумулятор с повышенным внутренним сопротивлением, влияющем на пусковой ток, ограниченное значение которого видно по аналогии со слабой струйкой из крана.

Низкое внутреннее сопротивление обеспечивает высокий пусковой ток

Рисунок 3: Низкое внутреннее сопротивление обеспечивает высокий пусковой ток. Например, на автомобильном стартерном аккумуляторе пусковой ток составляет 300 А, а на аккумуляторе гольфкара - 56 А.

Аккумулятор с низким значением пускового тока

Рисунок 4: Аккумулятор с низким значением пускового тока. Рост внутреннего сопротивления препятствует обеспечению требуемых значений мощности. Но в первую очередь, как правило, происходит деградация показателя емкости.

Современные аккумуляторные батареи довольно технологичны, и поддерживают низкое значение внутреннего сопротивления на протяжении большей части своего срока службы, и только в самом конце происходит их деградация, выражающаяся в увеличении этого самого внутреннего сопротивления. Стартерные аккумуляторы также поддерживают нормальное значение пускового тока до самого конца срока службы, но емкость у них постепенно снижается. На рисунке 5 показано соотношение емкости и пускового тока 20 старых стартерных аккумуляторов, отсортированных по мощности.

Показатели емкости и значений пускового тока 20 возрастных аккумуляторов

Рисунок 5: Показатели емкости и значений пускового тока 20 возрастных аккумуляторов. Аккумуляторы 1-9 имеют хороший пусковой ток и высокую емкость; пусковой ток аккумуляторов 10-20 находится в допустимых значениях, но потери емкости довольно большие. Значение пускового тока имеет тенденцию оставаться в норме с возрастом, в то время как емкость постепенно снижается. Методы тестирования аккумуляторов: пусковой ток был получен с помощью Spectro CA-12, емкость же была измерена Agilent Load Bank путем полной разрядки в соответствии со стандартами BCI.


Аккумуляторы EverExceed GEL

 

Marin GEL Range Deep Cycle GEL Range Solar GEL Range
аккумулятор для электромотора аккумуляторы глубокого разряда аккумуляторы для солнечных батарей
10 - 12 лет / 800 циклов 10 - 12 лет / 800 циклов 10 - 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеров для глубоких циклических разрядов для солнечных электростанций

Емкость и пусковой ток аккумуляторов 1-9 позволит им полноценно функционировать, в то время как образцы 10-20 показывают заметное падение емкости при приемлемых значениях пускового тока. Но истощение емкостных показателей в конце концов не позволит стартерному аккумулятору выполнять свои прямые обязанности - проворачивать стартер двигателя внутреннего сгорания. Данному коллапсу будет еще более способствовать холодная погода, которая еще более снизит емкость.

Производители автомобилей часто используют порог емкости в 65% для гарантийной замены стартерного аккумулятора, в то время как в транспортных подразделениях организаций принято менять аккумулятор на новый при 40% доступной емкости. (Смотрите BU-904: Как измерить емкость). При 40% конечно же еще можно эксплуатировать аккумулятор 6-12 месяцев, но он уже станет причиной беспокойства, и может подвести водителя в самый неподходящий момент.

Для изучения взаимосвязи между емкостью и внутренним сопротивлением, компания Cadex испытала 175 старых стартерных аккумуляторов, измеряя пусковой ток и емкость согласно стандарту SAE J537. Во время этих испытаний было обнаружено, что корреляция между емкостью и пусковым током составила только 0,55 (1 означало бы идеальное совпадение). Это привело к необходимости разработки технологии оценки емкости, так как прогнозирование поведения аккумулятора исходя из показателя пускового тока или внутреннего сопротивления оказалось не особо надежным. На рисунке 6 демонстрируется зависимость емкости и пускового тока от возраста стартерного аккумулятора. (Смотрите BU-1011: Глоссарий стандарта SAE J537).

Взаимосвязь между показателем пускового тока и емкостью 175 стартерных аккумуляторов

Рисунок 6: Взаимосвязь между показателем пускового тока и емкостью 175 стартерных аккумуляторов. Аккумуляторы в зеленом поле PASS являются исправными, красное поле FAIL означает наличие неисправности. Большинство аккумуляторов сохранили допустимые значения пускового тока после падения емкости ниже 40%. Испытания проводились согласно стандарту SAE J537.

Горизонтальная ось представляет собой емкость, вертикальная же отвечает за значение пускового тока, черными точками отмечены 175 протестированных аккумуляторов. Стрелкой, проходящей через “Линию Емкости” на левой грани области PASS, указана преобладающая тенденция старения аккумуляторов. Через линию пускового тока удалось же проскользнуть очень немногим аккумуляторам.

Это свидетельствует о том, что основной причиной выхода из строя стартерных аккумуляторов является именно потеря емкости, а не низкий пусковой ток или возросшее внутреннее сопротивление. Данное утверждение справедливо для большинства аккумуляторов на основе свинца и лития. Соответственно измерения емкости видятся более важными в сравнении с контролем внутреннего сопротивления, но оценка емкости на лету подразумевает более высокую сложность в сравнении со снятием омических показателей.

Последнее обновление 2016-05-26


Аккумуляторы Victron Energy

 

AGM Deep Cycle
GEL Deep Cycle Литиевые (LiFePO4)
аккумуляторы AGM аккумуляторы GEL аккумуляторы литий-железо-фосфатные
10 лет / 400 циклов 10 лет / 500 циклов 20 лет / 2200 циклов
универсальное применение для циклических разрядов для частых глубоких разрядов


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 4/5 на основе 3 голосов