Ёмкость автомобильного аккумулятора

Слишком большая емкость

Теоретически и практически возможна эксплуатация на автомобиле аккумулятора со значительным запасом заряда без неудобств и поломок. Среди автомобилистов распространен миф, что АКБ с большей, чем нужно, емкостью подвержена систематическому недозаряду от генератора и способна навредить стартеру. Генератору все равно, куда возвращать выпитый «стакан воды» – в бутылку или ведро. Стартер не станет потреблять избыточные токи, сколько бы их ни было. Ведь физическая величина «ампер-час» не является участником закона Ома, а просто поддерживает процессы с заранее заданными электропараметрами, не влияя на них.

Основная причина возникновения мифа – безответственное поведение водителей грузовиков в прошлом. Значительный резерв емкости допускал беспроблемную эксплуатацию в сильно разряженном состоянии и обеспечивал увеличенное количество попыток запуска. Даже если проблемы были связаны с топливной системой, плохим состоянием свечей и т.д., стартер продолжал бессмысленно крутиться вплоть до выхода из строя из-за перегрева.

Все же стоит сразу отказаться от идеи установки батареи с чрезмерной емкостью. Практически наверняка ее габариты будут намного крупнее, чем параметры штатного места, и она просто не влезет под капот. Лучше купить аккумулятор Moratti, Exide, Delkor номинального размера и емкости, используя табличные значения и рекомендации производителя.

Как увеличить емкость батареи?

            Для того, чтобы увеличить это значение, нужно знать от чего зависит емкость батареи:

• Типа элемента — солевой, щелочной или литиевый.
• Температурного режима эксплуатации — одни батарейки (солевые) не рассчитаны на отрицательные температуры, другие (литиевые) при морозе работают лучше. Перегрев также негативно влияет на работу источников питания.
• Целостности корпуса элемента — деформация отрицательно влияет на химическую реакцию внутри устройства, разгерметизация и протечка электролита делает ее полностью не пригодной.

            Существует способ, как повысить емкость батареи, например аккумуляторной. Для этого ее нужно «раскачать», т. е разрядить полностью и снова зарядить. Так проделать несколько раз.

            Можно воспользоваться «народным» методом, однако не имеющим подтверждений с научной точки зрения. Требуется положить батарейку в морозильную камеру холодильника на ночное время. Показатель C _б немного вырастет, но существенного увеличения, к сожалению, не получится.

            Если в приборе (планшете, телефоне) есть возможность включения экономичного режима или экономии энергопотребления, то его можно включить, тем самым мы снижаем нагрузку, увеличиваем время работы, и как бы увеличиваем емкость источника питания.

Связь параметра с энергией

Достаточно частое заблуждение в том, что объем АКБ считается показателем, который характеризует энергию накопленной батарейкой. Способность к накоплению заряда является зависимым напрямую от напряжения. Исходя из этого можно сделать вывод — чем большее напряжение батареи, тем больше она способна накопить количество энергозаряда. Электрическая энергия является перемножением тока при заряде, напряжении самой батареи и времени протекании тока. Выражается это все уравнением:

В приведенном примере используются такие обозначения, как:

• W – числовой показатель накопленной энергии, Джоуль;
• U – напряжение батареи, Ватт;
• I – значение постоянного тока, Ампер;
• Т — Время разряжения батареи, час.

А так как время разряда и постоянный ток дают объем аккумулятора, можно вывести другую формулу энергии:

Эта формула показывает, как связана энергия и объем АКБ. Если подключить последовательно несколько батареек с одинаковым значением объема, то числовое значение энергии представится как перемножение электроэнергии одного элемента помноженное на количество в связке.

Продлеваем жизнь аккумулятору

Несмотря на то, что мы разобрались относительно вопроса батареи, необходимо следить за зарядом и продлевать ему жизнь.

Рекомендации по длительному использованию батареи:

• Заряжать необходимо до 100%.
• Не тратьте полностью заряд батареи. Подключайте к нему зарядное устройство, когда показатель энергии составляет 40-50%.
• Ни в коем случае не ставьте телефон включенным в электрическую сеть на ночь.
• Как только телефон сообщил о полной зарядке, выключайте из сети.
• Используйте только оригинальные зарядные устройства.
• Не стоит заряжать телефоны и класть их возле отопительных приборов, элементов нагрева и под воздействием солнечных лучей. Все девайсы не любят высокую температуру.
• Один раз в месяц для профилактики контроллера стоит полностью разряжать батарею и заряжать до 100%. 

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление — также достаточно важный параметр аккумулятора. Единицей измерения внутреннего сопротивления является миллиом (мОм). Сопротивление, в свою очередь, зависит от емкости одного элемента (банки) аккумулятора, числа этих элементов, типа аккумулятора, срока службы и условий работы. Определяется внутреннее сопротивление с помощью приборов-анализаторов.

Во время работы аккумулятора внутреннее сопротивление постепенно увеличивается. Если аккумулятор имеет сопротивление в целых 500 Ом, то можно сделать вывод о том, что он имеет весьма солидный возраст или просто неправильно использовался.

Большое внутреннее сопротивление приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как следствие, к меньшему времени работы приборов, так как по закону Ома большое сопротивление значительно увеличивает потребляемый ток и одновременное падение напряжения. А при сильном падении напряжения подключенный электроприбор принимает аккумулятор за разряженный или же просто за тот, который не в состоянии работать. В результате аккумулятор не может выдать всю запасенную энергию, что значительно сокращает время работы электроприборов.

Саморазряд аккумулятора — это самопроизвольная утечка электроэнергии из заряженного аккумулятора в течение некоторого времени. Этому явлению подвержены практически все виды аккумуляторов, независимо от их устройства и электрохимического типа.

Для количественного определения саморазряда служит величина энергии, которую теряет аккумулятор на протяжении определенного периода времени, и исчисляется он в процентах от величины полностью заряженного аккумулятора. Величина саморазряда — не постоянна, так, в первые сутки после зарядки она достигает максимальных значений, а затем постепенно уменьшается.

В связи с этим, принято измерять величину саморазряда в первые сутки, а затем через месяц после заряда. На саморазряд также имеет влияние температура окружающей среды, причем взаимосвязь между величиной саморазряда и температурой пропорциональна. Имеется в виду, что при повышении температуры увеличивается и величина саморазряда.

К примеру, у некоторых типов аккумуляторов при повышении температуры от 20 до 30 градусов величина саморазряда увеличивается в два раза. Если говорить о более конкретных его значениях, то для аккумуляторов Ni-Cd типа нормальной считается величина 10% в сутки, а аккумуляторы Ni-MH типа имеют несколько большую величину саморазряда, для Li-Ion и для Li-Pol эта величина настолько мала, что ее оценивают только через месяц после заряда. Что же касается месячной величины саморазряда, то для этих же типов аккумуляторов соответственно имеем такие параметры:

• Ni-Cd — 20%
• Ni-MH — 30%
• Li-Ion — 10%

Эти показатели являются среднестатистическими, и могут несколько отличатся у каждого конкретного аккумулятора.

Для определения величины срока службы аккумулятора используют количество циклов между зарядом и разрядом аккумулятора, которое он способен выдержать во время эксплуатации, не меняя при этом в значительных пределах своих главных параметров, таких как емкость, величина саморазряда, в!гутрсннее сопротивление.

Также учитывается время, которое истекло с момента изготовления аккумулятора. В том случае, если емкость уменьшается до 60% номинального значения, аккумулятор считается вышедшим из строя. На срок службы влияют самые различные факторы:

• тип аккумулятора
• способ заряда
• условия эксплуатации
• правильность обслуживания

В зависимости от используемой электрохимической системы все аккумуляторы делятся на следующие типы:

• SLA/Pb — классические свинцово-кислотные
• Ni-Cd — никель-кадмиевые
• Ni-MH — никель-маталлгидридные
• Li-Ion — литий-ионные
• Li-Pol — литий-полимерные, которые являются относительно новым словом в современной технике.

Как вычислить емкость, требуемую для питания устройства

Чтобы выяснить требуемый минимальный порог емкости для того или иного устройства, нужно использовать формулу:

В формуле расчёта емкости используются такие обозначения, как:

• Q – требуемая емкость батареи, Ам*ч;
• Р – данная нагрузка, Вт;
• V – напряжение АКБ;
• Т – время, на протяжении которого необходимо питать устройство в часах;
• К – коэффициент, обозначающий разрешимо потребления энергии устройством.

Применение коэффициента при расчете необходимо для того, чтобы учесть возможность неполной разрядки батареи. Например, если давать устройству разряжать аккумулятор на 30 % и после этого сразу же заряжать, то это позволит пережить устройству более 1000 циклов. Но использовать треть возможностей не удобно, так как придется постоянно производить подзарядку. Если установить коэффициент 0.7, то батарейка будет разряжаться до 70%.

Например,  в наличие есть нагрузка около 500 Вт, которую необходимо резервировать около трех часов. Для стандартной 12 Вт батарейки получится следующий расчёт емкости аккумулятора:

Таким образом можно получить минимальный порог значения параметра для аккумулятора. Но стоит взять с запасом, процентов на 20.

Емкость аккумулятора — это характерный показатель качества и работоспособности батареи, она зависит от многих параметров. На него следует ориентироваться при приобретении АКБ для различных устройств. Чем больше этот параметр батареи, тем большее количество времени он сможет обеспечивать энергией устройство.

https://www.youtube.com/watch?v=6SK2tWL_2H0Video can’t be loaded because JavaScript is disabled: ЁМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА что это такое? (https://www.youtube.com/watch?v=6SK2tWL_2H0)

Стандарты проверки аккумуляторных батарей

Существует несколько стандартов, регламентирующих процедуры проверки АКБ в зависимости от их типа (IEEE 450 и IEEE 1188 для стационарных свинцово-кислотных батарей, IEEE 1106 для никель-кадмиевых, есть и другие), но в основных положениях они сходятся:

1. При первоначальной установке батарей необходимо произвести испытания на разряд (проверка емкости батарей). Их может выполнять изготовитель на производственной площадке, предоставляя затем заказчику документацию, либо приемочные испытания проводятся на объекте. Чем детальнее предоставит информацию по батареям производитель, тем лучше – с этими данными можно будет сопоставлять результаты измерений, проведенных на различных этапах эксплуатации.
2. В тот же период первоначальной установки проводится тестирование внутреннего сопротивления батарей, чтобы определить их базовые параметры. Данные фиксируются для каждой батареи, в каждом блоке, и хранятся в виде сводных отчетов для будущего сопоставления.
3. Процедуры 1 и 2 необходимо повторять не реже 1 раза в 2 года для большинства систем, охватываемых гарантией – как правило, это одно из условий для продолжения действия гарантии.
4. Для большинства АКБ тестирование внутреннего сопротивления следует проводить не реже, чем раз в квартал. В некоторых случаях, если так предусмотрено производителем, батареи проверяются по годичному циклу, но для большинства моделей и типов проверка имеет квартальный график. На объектах, работа которых особо критична, может быть принят свой внутренний регламент, предусматривающий тестирование чаще, каждые 1-2 месяца.
5. В графике проверок учитывается заявленный производителем полный срок службы батарей: измерения должны проводиться как минимум по истечении каждых 25% срока службы АКБ.

1. Если батарея выработала 85% от ожидаемого срока службы, необходимо не реже раза в год подвергать ее испытанию на остаточную емкость. С такой же периодичностью тест необходимо проводить, если емкость упала ниже 90% от заявленного производителем уровня (или разница в показаниях между предыдущими измерениями составила более 10%).
2. Если проверка внутреннего сопротивления продемонстрировала большое расхождение с предыдущими результатами измерений, рекомендуется провести проверку остаточной емкости. При резком падении внутреннего сопротивления или превышении базового значения более чем на 25% батарею следует заменить.
3. Результаты измерений необходимо сохранять в четком, упорядоченном виде. По отчетам отслеживается состояние каждой батареи, и если на протяжении последних измерений она демонстрирует признаки ускоряющейся деградации, АКБ подлежит замене. Грамотное ведение отчетов позволяет заранее заказать нужные наименования в нужном количестве, чтобы произвести замену вовремя.

1. Европейский стандарт (EN). Емкость при 20-и часовом разряде.

Используется европейскими и российскими производителями стартерных аккумуляторных батарей. В России величина емкости, указанная на корпусе аккумулятора определяется по ГОСТ 959-91. Эта цифра, по сути является не фактической, а номинальной емкостью аккумулятора, то есть емкостью при 20-и часовом разряде.

Для определения номинальной емкости, АКБ без перерыва разряжают током величиной 0,05 от указанного производителем величины емкости. Эксперимент производят при температуре 25 градусов Цельсия до тех пор, пока напряжение на клеммах батареи не упадет до 10,В при неизменном значении тока разряда.

Таким образом, если производитель указал емкость батареи в 60 Ач, то она должна в течение 20-и часов стабильно отдавать ток в 3 Ампера до тех пор, пока ее напряжение не упадет до 10,5В.

2. Американский стандарт (RC). Резервная емкость.

На аккумуляторах американского производства указывается время (резервная емкость) в минутах, в течение которого батарея может отдавать ток величиной 25 Ампер при температуре 27 градусов Цельсия. Подразумевается, что за это время АКБ будет подменять вышедший из строя генератор и машина успеет доехать до ближайшего автосервиса.

3. Японский стандарт (JIS). Емкость при 5-и часовом разряде.

Многие автовладельцы не знают, что в Японии емкостные испытания аккумулятора разрядным током 1 Ампер производят при 5-и часовом разряде, а не при 20-и часовом, как в Европе или России. Некоторые считают, что японские АКБ «маломощные», хотя это не так.

Чтобы привести величину емкости указанную на корпусе японского АКБ к европейскому стандарту, нужно умножить ее на 1,25. Например, если на АКБ написано 50 , то «по нашему» это 62,5 (50*1,25 = 62,5).

Недостаток емкости

Важно правильно понимать электротехнический смысл номинального резерва энергии, который промаркирован производителем на корпусе батареи как «Ач» и доступен только при условии 100%-ной зарядки, идеального состоянии свинцовых пластин, оптимальной плотности электролита и температуры +25ºС. Например, значение 50 Ач указывает на возможность получения тока силой 50 А течение 60 минут

Но на практике этот вариант эксплуатации не нужен. Главная функция АКБ – моментальная подача нескольких сотен ампер на стартер для успешного раскручивания коленвала. В результате заявленный час превращается в считанные минуты, которые делятся на сеты по 10-20 секунд (попытки запуска). Чем их больше, тем надежней резерв и выше вероятность удачного старта ДВС в неблагоприятных погодных условиях или при частично разряженной батарее без риска критичной потери напряжения на клеммах ниже 10,5-11В.

Как измерить ёмкость аккумулятора

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).

Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея. Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора.

Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.

Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).

Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда

Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током. Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время. Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.

Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.

Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.

Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.

Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера

Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора. Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.

Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.

Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.

Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд.  Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.

После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.

Предназначение

Каждая ёмкость АКБ предназначена для определённых автомобилей:

• 55, 60, 66 А-ч – предназначены для легковых автомобилей, внедорожников и кроссоверов, с объёмом двигателя 1.1-2.3 л;
• 75, 77 – лёгкие грузовые автомобили с объёмом силового агрегата 1.6-3.2 л;
• 90 А-ч – автомобили средней грузоподъёмности, ДВС – 1.9-4.5 л;
• 140 – грузовики. Объём – 3.8-10.9 л;
• 190 – спецтехника. Силовой агрегат 7.2-12 л;
• 200 А-ч – грузовые авто с прицепами (длинномеры). Двигатель 7.5-17 л.

Емкость АКБ

На некоторых автомобилях разрешено устанавливать аккумуляторы большей ёмкости – обусловлено это высоким энергопотреблением, поэтому батарею необходимо подбирать, исходя из условий эксплуатации.

Методы измерения емкости АКБ

Для измерения емкости в тех же единицах, в которых она указана, следует создать электрическую нагрузку с известной силой тока. Кроме того, нужно измерить время, в течение которого АКБ сможет питать нагрузку, пока напряжение на клеммах не снизится до минимального порога. Минимальное допустимое напряжение устанавливается производителями в случае, когда снижение ниже этой величины может привести к необратимым процессам, в результате которых АКБ потеряет часть своей емкости после повторного заряда. При этом срок службы АКБ также может сократиться. Для свинцово-кислотных АКБ с кальциевыми добавками типа Pb/Ca или Ca/Ca порог минимального напряжения составляет примерно 10,5 В. Точное значение производители указывают в паспорте на АКБ.

Важна также сила тока нагрузки. Чем больше ее значение, тем меньший объем энергии покажут измерения. Даже под нагрузкой в батарее проходят процессы, частично восстанавливающие ее заряд. Но скорость этих процессов конечная. При малых токах АКБ будет успешнее восстанавливать свой заряд и сможет дольше питать нагрузку. Поэтому для определения емкости АКБ под нагрузкой в целях ее сравнения и оценки в равных условиях с другими элементами установлены рекомендованные величины тока нагрузки.

Аккумуляторы проверяют нагрузкой с током, равным 1/10 и 1/20 его емкости. Это еще называется 10-часовым разрядом и 20-часовым разрядами. В первом случае определяют работоспособность АКБ для запуска двигателей внутреннего сгорания. Во втором случае – реальную полную емкость батареи. Она будет несколько выше, чем при 10-часовом разряде. Перед началом измерения АКБ должен быть полностью заряжен и отстояться не менее 3 часов для выравнивания плотности заряда по всему объему аккумулятора.

По достижении минимального допустимого уровня напряжения нагрузку отключают. Полученные значения тока за каждый час складывают. Первое измерение тока при подключении нагрузки не учитывают. Если измерения производились чаще 1 раза в час, то складывают среднее значение тока за каждый час. Полученная сумма даст емкость АКБ в ампер-часах. Точность измерения зависит от точности определения силы тока.

Для удобства проведения измерений существуют специальные электронные счетчики, учитывающие величину тока и время нагрузки одновременно. Некоторые даже могут самостоятельно отключать нагрузку при установленном значении минимального напряжения. Точность измерения подобного счетчика – до 1%.

Резервная емкость АКБ

На автомобильных аккумуляторах производители наносят важные обозначения: напряжение батареи, емкость и максимальный пусковой ток, который батарея может выдать во время стартерного пуска при температуре -18 оС. С некоторых пор появился еще один показатель АКБ – резервная емкость батареи (RC, reserve capacity).

Изначально указание RC было ловким маркетинговым ходом тех производителей, чьи АКБ не могли соревноваться по пусковым токам со стартерными батареями, но зато имели хорошие тяговые характеристики. Но вскоре этот показатель стали вносить в технические характеристики почти все ведущие производители аккумуляторов. Особенно если они были вполне конкурентоспособными.

Измерить резервную емкость можно нагрузкой 25 А. Время, в течение которого батарея будет питать нагрузку до достижения 10,5 В, измеряется в минутах. Полученный результат и есть резервная емкость. Чем больше ампер-часов у батареи, тем большее значение будет иметь RC. Поэтому сравнивают RC у батарей с одинаковой емкостью.

Остаточная емкость АКБ

В течение всего срока эксплуатации АКБ подвергается многократным циклам разряда и заряда. При этом она испытывает недозаряд при коротких поездках и перезаряд при длительных. А в зимнее время при неудачных пусках – глубокий разряд. К сожалению, большинство автомобилей не имеет специальных зарядных устройств (интеллектуальная зарядка батареи). Фактическая или остаточная емкость имеет прямую зависимость от режима эксплуатации. По этим причинам АКБ со временем теряют часть емкости, и каждого водителя интересует, какая остаточная электроемкость батареи. Считается, что если она будет менее 50% от первоначальной, аккумулятор требуется заменить.

Существуют различные методики определения остаточной емкости: с формулами, применением специальных приборов, использованием таблиц. Их цель – сэкономить время расчета. Это необходимо, когда в эксплуатации находится большое количество батарей. На практике в домашних условиях проще провести измерение оставшейся емкости путем разряда АКБ под нагрузкой с током 1/20 от начальной емкости батареи в вышеуказанном порядке. Полученный результат и будет остаточной емкостью АКБ.

Похожие записи:

Как узнать комплектацию автомобиля по вин коду бесплатно Лучшие моторные масла 2020 года На машине по россии: лучшие маршруты для путешествий Ручной инструмент: что к нему относится и его виды Mazda cx-5 разгон до 100 км/ч и максимальная скорость Семь youtube-каналов для мужчин: мастерим, чиним, делаем ремонт