Что такое резервная емкость аккумулятора
Большой тест 6 автомобильных аккумуляторов иностранных брендов 2021. Часть 2: резервная ёмкость
Привет, Хабр! Что означает надпись 100 min на стартерной аккумуляторной батарее (АКБ)? Минимум 100 ампер реального пускового тока, 100 дней срока службы, или, может быть, 100 мин в значении неприятных скрытых особенностей, которые проявятся в процессе эксплуатации?
К счастью, это число означает всё-таки резервную ёмкость, — время, в течение которого аккумулятор сможет питать бортовую сеть при отказе генератора, тем самым, позволит куда-то доехать, вместо того, чтобы встать и ждать эвакуатора. Для практики эксплуатации автомобиля этот параметр гораздо более значим, чем ёмкость 20-часового разряда тремя амперами, которых не хватит ни на зажигание, ни на световые приборы, особенно необходимые для безопасности ночью и при слабой видимости. Но насколько заявленные 100 минут соответствует действительности? — Проверим на опыте!
Испытания шести кальциевых АКБ в корпусе L2: ❒ Topla Energy, ❒ Banner Power Bull, ❒ Ista 7 series, ❒ Mutlu SFB, ❒ Exide Excell ❒ и Varta Стандарт продолжаются.
В первой части теста мы исследовали ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ, в итоге получили такую таблицу.
Также важнейшей характеристикой стартерного аккумулятора является, конечно же, ток холодной прокрутки — ТХП, который в России нормируется по международному стандарту EN.
После первого видео все аккумуляторные батареи были поставлены в режим хранения при напряжении 13.1 В, чтобы исключить саморазряд.
Испытаем аккумуляторы тестером Konnwei KW650.
Как видим, температура, срок хранения, долив дистиллированной воды, профиль заряда действительно влияют на параметры АКБ, и это влияние наглядно видно по показаниям приборов, — цифровых экспресс-тестеров, нагрузочных вилок, ареометров и рефрактометров, электронных нагрузок. Реальный эксперимент и сравнительный анализ его результатов подтверждают теоретические положения и опровергают мифы.
По этой таблице можно сделать несколько интересных выводов:
Чтобы преобразовать в тепло столь значительную мощность, воспользуемся модульной электронной нагрузкой Atorch DL24M. Каждый из четырёх разрядных модулей имеет мощность 150 Вт.
Нагрузка подключается по Bluetooth к смартфону или ПК. Управлять работой и наблюдать за результатами можно с помощью приложения.
Также имеется подключаемый шлейфом модуль дисплея с кнопками для управления, которым мы и воспользуемся.
С телефона можно наблюдать и за показаниями мультиметра с токоизмерительными клещами постоянного тока HoldPeak HP-570C-APP, тоже снабжённого Bluetooth и приложением.
Между мультиметром и нагрузкой наблюдаем разницу показаний в 30 милливольт. Запускаем разряд.
На электронной нагрузке установлено 25 ампер, клещи постоянного тока показывают 24.6. Температура в помещении 27.2 градуса Цельсия. При 20-часовых разрядах она также была в пределах 26-27 градусов.
Произвели разряды всех шести АКБ, ставим их на заряд. Смотрим таблицу результатов.
АКБ полностью зарядились, простояли три дня под буферным напряжением 13.1 вольта, далее последовали двое суток отстоя. Снимем показания тестера.
У тяжёлых Mutlu SFB 60 и Varta Стандарт L2-2 пусковой ток, упавший в предыдущем замере, в этот раз возрос наиболее значительно из всех шести. Причём падение было менее одного процента, прирост — более чем на 1%. В целом, характеристики токоотдачи всех испытуемых аккумуляторов стабильны. И прибор Konnwei в очередной раз продемонстрировал повторяемость показаний.
▍ Выводы
Смотрим итоговую сводную таблицу. Жёлтым отмечены низкие показатели, индиго — высокие.
А у самого лёгкого из шести Exide Excell EB620 всё наоборот. Второе место по фактической и первое по удельной ёмкости 20-часового разряда, а по резервной второе место с конца. Ток холодной прокрутки превышает паспортный менее чем на 1%.
Отметим, что на наклейке Exide Excell EB620 находится надпись, что эта АКБ не предназначена для применения в автомобилях с системой «Старт-стоп». (Как впрочем, и все традиционные стартерные АКБ, не являющиеся AGM, EFB или приближенными к EFB по устойчивости к долговременному PSoC, — partial state of charge, состоянию частичной заряженности, и повышенной глубине повседневного циклирования).
Ista 7 series 6СТ-60А2 подтвердила свой проигрыш во всём, кроме пусковых характеристик и низкой цены. Она явно предназначена для старых автомобилей с малым числом потребителей электроэнергии и при этом высоким током, требуемым безредукторным стартером. Все результаты испытаний свидетельствуют о тонких пластинах, потому надёжность и долговечность этого аккумулятора вряд ли будут высокими.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
Емкость автомобильного аккумулятора: что нужно знать
Основные параметры аккумулятора автомобиля сводятся не только к массе, габаритам и расположению выводов, но и к «электрическим» показателям и характеристикам:
При этом емкость АКБ является одной из важнейших характеристик. Измеряется емкость в ампер-часах (А-ч, Ач, А∙ч, Ah). Данный показатель позволяет определить величину силы тока, с которой происходит равномерный разряд батареи до конечного напряжения (10.8 вольт).
При выборе аккумуляторной батареи не все автолюбители знают, что такое емкость автомобильного аккумулятора, а также аккумулятор с какой емкостью лучше выбрать. Подробнее читайте в нашей статье.
Что такое емкость аккумулятора
Емкость АКБ (среди автолюбителей также часто встречается обозначение «объем» аккумулятора) на разных батареях отличается. Это значит, что для различных классов авто, мотоциклов и другой техники необходимо подбирать подходящую батарею. Игнорирование данного правила позволит избежать проблем с электрооборудованием и эксплуатацией ТС.
Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи
Например, емкость 72 А-ч указывает на то, что автомобильный аккумулятор может в течение 20 часов выдавать ток 3.6 ампер. Далее, когда цикл разряда завершится, напряжение на выводах АКБ должно быть не меньше 10.8 вольт.
При этом константа определена по величине номинальной емкости АКБ. Чтобы выполнить расчет реальной емкости АКБ при условии того, что значение разрядного тока не постоянное, используется формула E =En (In /I)
Номинальная и резервная емкость батареи
Номинальная емкость АКБ является важнейшей характеристикой и определяет общее количество электроэнергии, которое на 100% заряженный аккумулятор способен отдавать в течение определенного времени.
Измеряют резервную мощность в минутах. Зачастую, при номинальной мощности 60 Ач резервная мощность составляет 90 или 100 минут. Данный показатель позволяет понять, сколько автомобиль «продержится» на заряде от АКБ в случае поломки генератора.
Какая емкость аккумулятора лучше
При необходимости заменить аккумулятор, емкость АКБ номинальная представляет собой важный параметр, на который следует обращать особое внимание. С учетом того, сколько аккумуляторов представлено в продаже, многие автолюбители допускают ошибки.
Например, если легковой автомобиль имеет двигатель объемом до 2.0 литра, для такого мотора достаточно аккумулятора емкостью 60-72 Ач. В любом случае, аккумулятор нужно подбирать с учетом рекомендаций производителя автомобиля, а рекомендованную емкость лучше не превышать больше чем на 5 Ач.
Рекомендации
Номинальная емкость аккумулятора означает, что при температуре 25°С полностью заряженную АКБ разряжают током величиной, которая равна 0.05 от номинальной емкости в течении 20 часов до напряжения 10. 5В на выводах аккумулятора.
Следует отметить, что разряд до такого состояния на практике приводит к выходу из строя аккумулятора. Даже разряд до 11.5 В может привести к переполюсовке одной из банок (секций). Дело в том, что секции не разряжаются одновременно.
Это значит, что самая разряженная банка затем начнет брать заряд от соседних. Результат — плюс становится минусом, а минус плюсом. По этой причине не следует разряжать АКБ не только до 10.5 Вольт, но и до 11.5 В. Оптимально разряжать батарею до напряжения 12Вольт. В этом случае новый аккумулятор отдает до 85% емкости, при этом без последствий для самой батареи.
Например, включенные габариты потребляют 35Ватт или 3А, ближний свет и габариты 90 Ватт или 7,5А. При такой нагрузке АКБ на 60Ач сядет до напряжения 12В за 12-13 часов для габаритов. Если же включить ближний свет и габариты, батарея разрядится до 12В за 4-5 часов.
По этой причине необходимо периодически обслуживать аккумулятор, контролировать уровень и плотность электролита, выполнять десульфатацию аккумулятора и производить правильную зарядку от внешних зарядных устройств. При таком подходе можно увеличить срок службы АКБ на 20-30%, а также избежать быстрой потери реальной емкости новой батареи уже через 12-18 месяцев активной эксплуатации.
Емкость аккумулятора — что это такое
Сегодня много портативных электроприборов, работающих независимо от электросети. И для их питания нужен аккумулятор – многоразовый источник тока, в корпусе которого происходят обратимые внутренние химические процессы. Аккумуляторные батареи стоят в автомобилях, смартфонах, колонках и другом оборудовании. Емкость аккумулятора – ключевой параметр, на который смотрят при выборе. От значения зависит, сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.
Емкость АКБ — это параметр, показывающий сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.
Что такое емкость аккумулятора
АКБ – устройство, способное многоразово накапливать и расходовать электрическую энергию. Общий объем накопленной энергии – это емкость. Зависеть параметр может от разных факторов, но немалую роль играет площадь гальванической пары.
Каждая аккумуляторная батарея в своей конструкции имеет пластины (катод и анод), посредством которых создается электрический потенциал. Пластины именуют гальванической парой, а сам аккумулятор – гальванической батареей. Энергоемкость элемента питания напрямую зависит от площади пластин.
Технологии на месте не стоят, и сейчас есть небольшие по размерам аккумуляторы, с емкостью выше, чем несколько лет назад. Удельный вес электролита тоже падает. Этого удалось добиться, в том числе, изменив толщину пластин в парах. В структуру катода и анода добавляются компоненты, повышающие прочность и устойчивость. Именно поэтому в свинцово-кислотных батареях чаще встречается кальций, а не сурьма.
Пластины тоже делают по новой технологии. Раньше были плоские, сейчас – сепараторные. Это разделители, заполняемые пастами и смазками. Составы вспомогательных средств обновляются, а вместе с ними повышается энергоемкость и срок службы АКБ.
Гальванические пары по-разному накапливают энергию. Доступно больше 30 типов аккумуляторных батарей, где у каждой свои материалы. От значения потенциала пары зависит емкость. Так, наиболее выносливые литий-полимерные и литий-ионные элементы.
Для появления потенциала между анодом и катодом должна образоваться химическая реакция. А на ее интенсивность во многом влияет температура. И тут второй момент – емкость АКБ зависит также от значения температуры. 100% энергоемкость обеспечивается при +25°. Когда температура меняется на 1°, вместе с нею на 1% и емкость. При нагреве – повышается, на морозе – падает. Именно поэтому зимой, когда ставят автомобиль на стоянку, батарея извлекается и уносится в теплое место.
Единицы измерения
Если отталкиваться от физики, электроемкость определяется в Кулонах (1 Кл = 1 Ампер в секунду). А измеряется в Фарадах, т.к. при отдаче тока напряжение на контактах батареи падает. Большая часть аккумуляторов не терпят, когда их доводят до глубокого разряда. Есть порог, ниже которого опускать напряжение не стоит, что позволяет продлить срок службы устройства.
В жизни емкость источников питания указывается в ампер-часах, чтобы потребителям было проще подобрать необходимую батарею. Так принято для автомобильных устройств. Если емкость невысокая, измеряемая миллиамперами, то обозначаться она будет как миллиампер-часы (мАч).
Впрочем, встречаются измерения в виде Ватт часы.
Как проверить емкость
От уровня емкости зависит плотность электролитов, определяемая таким прибором, как ареометр. На только что купленных элементах питания на корпусе пишутся основные параметры, но их реально вычислить и самому.
Наиболее простой способ проверить емкость аккумулятора – воспользоваться тестером типа Кулон. Это прибор, с помощью которого можно определить энергоемкость и параметр напряжения батареи. Тестер в работе не сложен, на манипуляции уходит немного времени и сил, а полученные в домашних условиях результаты близки к реальным. Кулон просто подсоединяют к клеммам АКБ.
Тестер Кулон для проверки емкости.
Измерить эти параметры можно и другими способами, которых достаточно. Чаще всего используют прибор – мультиметр. Способ хоть не дает 100% информации, она приближена к действительности. Перед началом проверки полностью заряжают аккумулятор, соединенный с потребителем (хватит лампы 60 Вт). Далее на цепь подают напряжение. Если в течение двух минут лампочка не гаснет, то смотрят на показания тестера. Когда показания упадут ниже стандартного напряжения АКБ, значит, она разряжается. После замеряют время, за которое полностью израсходовалась энергия, берут значение тока нагрузки потребителя, и перемножают. Число, которое получится – энергоемкость аккумулятора.
С помощью мультиметра можно узнать емкость любой АКБ, но этот способ требует свободного времени.
Резервную
Ранее пометка RC на корпусе была больше маркетинговым трюком. Производитель понимал, что его устройство имеет меньшие пусковые токи, чем у стартерных аналогов, зато отличается тяговыми характеристиками. Впоследствии параметр резервной емкости стали указывать все компании.
Померить можно подав нагрузку в 25 А. Отрезок времени, за который АКБ будет подпитывать нагрузку до уровня в 10.5 В, засекают в минутах. Достаточно посмотреть на результат – это и будет резервная емкость.
Остаточную
Батарея в ходе эксплуатации постоянно получает и теряет заряд. Но выезжая в короткие поездки, она недополучает заряд, а в длинные – перезаряжается. Зимой, при минусовой температуре, она и вовсе может уйти в глубокий разряд. У автомобилистов редко имеются интеллектуальные зарядные устройства, которые бы отслеживали рабочие параметры элемента питания. Реальный уровень емкости, который еще называют остаточным, напрямую зависит от условий эксплуатации батареи. И чем она старше, тем ближе время замены. Принято, что если остаточная энергоемкость меньше 50% от изначального уровня – пора менять.
Замерить можно разными способами и методиками, воспользоваться формулами, таблицами, тестерами. В быту удобно сделать так – разрядить аккумулятор нагрузкой с током в 1/20 от изначальной энергоемкости, как в методе выше. Результат и будет означать остаточную емкость.
Емкость при последовательном и параллельном соединении АКБ
Есть устройства, требующие повышенных значений тока и напряжения, которые не обеспечивают стандартные элементы питания. В таких ситуациях соединяют аккумуляторы, и связки бывают разные.
Доступно три схемы:
В сборке используют батареи, изготовленные по одной технологии. Например, не получится «связать» Li-Ion и Ni-Mh АКБ.
Если при последовательном соединении использовать батареи разной емкости, то у той, которая менее емкая, повысится внутреннее сопротивление. Напряжение начнет сильнее падать на других «банках», и наиболее слабый элемент быстро потеряет заряд.
При параллельном соединении требуется, чтобы элементы питания были одинаковы по напряжению. Допустим, если объединить батарею с высоким напряжением и малой энергоемкостью с батареей более емкой, но меньшим напряжением – «слабая» АКБ замкнет.
Взяв внешний элемент питания в количестве нескольких штук, причем одной фирмы, нельзя быть уверенным, что сборка окажется сбалансированной. Номинальный параметр емкости и напряжения при последовательном и параллельном соединении меняется, а значит «слабые» батареи быстрее износятся.
Энергоемкость АКБ – важная характеристика, на которую смотрят, подыскивая замену. На корпусах устройств написаны все рабочие параметры, но это номинальные значения. Измерить текущие, то есть реальные, можно и самому, для чего в большинстве случаев достаточно вооружиться мультиметром. Но если тестирования выполняются регулярно, стоит потратиться на специальный тестер, с которым на проверку будет уходить несколько секунд.
Реальный тест 6 отечественных автомобильных аккумуляторов 2021. Часть 3: резервная ёмкость
Привет, Хабр! Зима не за горами, кое-где уже заморозки, так что автомобилисту самое время вспомнить об аккумуляторной батарее (АКБ). Ведь при низкой температуре и пуск двигателя затруднён, и сам аккумулятор отдаёт меньше тока и ёмкости. Последняя особенно актуальна при наличии нагревательных приборов для облегчения пуска и повышения комфорта. А в самом худшем случае, электролит замёрзнет, и АКБ придёт в негодность. Чтобы этого не произошло, необходим хороший аккумулятор и адекватное с ним обращение.
Эта статья завершает отчёт о серии испытаниях шести отечественных АКБ премиум-сегмента в корпусе L2:
Остался неиспытанным только один малоизвестный эксплуатационный параметр автомобильного свинцово-кислотного аккумулятора, — его резервная ёмкость.
Как же так? Ведь ёмкость аккумулятора была измерена, вот она, указана в таблице? — Но то ёмкость по ГОСТ, разряда током 5% номинальной ёмкости, он же ток 20-часового разряда, при температуре 20 градусов Цельсия до напряжения под нагрузкой 10.5 вольт.
5% от типичных для корпуса L2 шестидесяти — это три ампера. Реальное электрооборудование автомобиля потребляет на порядок больше.
При разряде бо́льшим током свинцовый аккумулятор отдаёт до одного и того же напряжения под нагрузкой меньше ампер*часов. Это связано не только с падением напряжения на внутреннем сопротивлении, но и с эффектом Пейкерта. Образуются более крупные кристаллы сульфата свинца, которые «запечатывают» активные массы и препятствуют их эффективному разряду.
Чтобы ослабить эффект Пейкерта, в активные массы вводят добавки, действие которых связано с капиллярным эффектом. Наиболее популярными являются кремнезёмные, асбестовые и углеродные, включая графен. Особенно часто такие добавки вводятся в тяговые (deep cycle) батареи, для которых рабочим режимом разряда является 2-часовой, и премиум резервные (HR), у которых нормируется ёмкость 15-минутного разряда.
Это ёмкость разряда аккумулятора током 25 ампер до напряжения под нагрузкой 10.5 вольт. Измеряется она не в ампер*часах, а в минутах, что отражает цель измерения данной характеристики применительно к реальной эксплуатации под капотом автомобиля.
Все АКБ полностью заряжены и подключены к зарядным устройствам (ЗУ) в режиме буферного хранения для компенсации саморазряда.
Перед разрядом взвесим АКБ и осуществим входной контроль 200-амперной нагрузочной вилкой Автоэлектрика Н-2001 и прибором экспресс-диагностики Konnwei KW650.
Цветом индиго в таблице выделены высокие показатели, жёлтым — низкие.
Добавка кальция в материал активных масс повышает их прочность и снижает потерю воды при эксплуатации, но и затрудняет полный заряд аккумулятора, периодическое выполнение которого обязательно для повышения надёжности, сохранения ёмкости и токоотдачи, продления срока службы АКБ.
Температура всех аккумуляторов составляет 25.4 — 25.7 градусов Цельсия. Приступаем к разряду модульной электронной нагрузкой Atorch DL24M. Её мини-обзор можно посмотреть в отчёте об испытании резервной ёмкости шести L2 АКБ иностранных брендов.
Получаем следующие результаты.
Все АКБ успешно справились с тестом, отдав более 100 минут резервной ёмкости, из них Tubor Titan Arctic, АКОМ Reactor и Decus Hard более 120 минут. Ставим АКБ на заряд.
Основной заряд аккумулятора с самым низким внутренним сопротивлением, — АКОМ Reactor 6СТ-62VL, — адаптивное ЗУ Бережок-V1 производит самым большим током, до 12.1 А.
Внутреннее сопротивление АКБ Decus Hard 6СТ-60AH VL несколько выше, соответственно ниже ток на данной стадии основного заряда, — 9.8 А.
Чем ниже внутреннее сопротивление аккумулятора, тем более эффективно он заряжается как зарядным устройством, так и генератором транспортного средства. Внутреннее сопротивление зависит от состояния активных масс и снижается при своевременном адекватном обслуживании, — полном стационарном заряде и контрольно-тренировочных циклах (КТЦ).
Потому проведение полного стационарного заряда, обеспечивающего десульфатацию и устранение расслоения электролита, раз в несколько месяцев, необходимо для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик АКБ.
Наступил следующий день, идёт этап дозаряда с перенапряжением для десульфатации и перемешивания электролита. Адаптивное ЗУ автоматически подбирает не только ток, но и напряжение согласно особенностям АКБ. На гибридный Ca+ аккумулятор АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У подаётся 14.8 В, тогда как на кальциевый Ca/Ca Space 6СТ-60VLA 16.7 В. Такое напряжение удерживается на клеммах не постоянно, а периодически.
Убивает ли свинцово-кислотные аккумуляторы заряд напряжением 16 и более вольт? — Смотря какие, и как заряжать.
После завершения заряда в автоматическом режиме, ЗУ были переведены в режим буферного хранения. Отключим все ЗУ, предоставим аккумуляторам отстояться в течение суток и произведём замер характеристик.
Измеренная рефрактометром плотность электролита во всех АКБ составила 1.30 — 1.31 килограмм на кубический дециметр, что свидетельствует о полной заряженности и отсутствии расслоения.
Итоги теста
Как видим, контрольно-тренировочный цикл с менее глубоким, чем 20-часовой, разрядом, и зарядом в адаптивном автоматическом режиме, ощутимо поднял пусковой ток всех батарей. Ввод в эксплуатацию всех шести АКБ и восстановление трёх из них, имевших недобор характеристик до номинальных, можно считать завершённым.
1 место: Несмотря на потерю характеристик за полтора года хранения без подзарядки, Tubor Titan Arctic 62.1VL стал абсолютным чемпионом по отдаваемой полезной ёмкости, как резервной, так и 20-часового разряда. Это самый дорогой и тяжеловесный из 6 проверяемых аккумуляторов, причём и по удельной резервной ёмкости на единицу массы он вышел победителем. Достоинства этой АКБ обусловлены не избыточной массой свинца, а качеством материалов и высоким технологическом уровнем.
Отметим, что потерю 6.2% ТХП от номинального за полтора года хранения или эксплуатации нельзя назвать плохим результатом. В мире химических источников тока нет ничего вечного, они — расходный материал.
Второе место: На втором месте по резервной ёмкости и пусковому току АКОМ Reactor 6СТ-62VL. Среди испытуемых у него средняя масса, наивысший удельный пусковой ток и достойная ёмкость 20-часового разряда. Это прекрасная АКБ для современных автомобилей со множеством потребителей электроэнергии в бортсети и системой старт-стоп.
Третье место по резервной ёмкости и второе по 20-часовой, несмотря на почти год складского хранения, занял аккумулятор Space 6СТ-60VLA. Самый лёгкий из испытуемых, на втором месте по удельной резервной и 20-часовой ёмкости, и при этом на предпоследнем по паспортному и удельному пусковому току. Фактический измеренный ТХП после первого КТЦ вышел на паспортное значение, а после второго превысил его на 1%. АКБ показала себя достойно.
Результаты теста АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У также достойные, но для устаревшей гибридной Ca/Sb технологии, по которой он произведён. А по сравнению с пятью Ca/Ca она на последнем месте по ёмкости и ближе к хвосту по пусковому току.
Эту АКБ можно рекомендовать для старых автомобилей с небольшим числом потребителей в бортсети и низким бортовым напряжением. Но даже при последнем контролировать уровень электролита и доливать дистиллированную воду придётся часто, в противном случае батарея отправится в утиль. Аккумулятор чуть дороже, чем Space, но имеет значительно более высокий пусковой ток, что важно для старых автомобилей.
В отличие от гибридной, благодаря современным кальциевым сплавам, Тюмень Premium имеет значительно более низкую массу. И при этом прекрасный пусковой ток и самую низкую среди всех шести цену. Что делает данную АКБ ещё лучшим вариантом для старых авто.
Что касается Decus Hard 6СТ-60AH VL, характеристики этой АКБ очень близки к АКОМ Реактор, разве что масса на 700 граммов больше, а пусковой ток несколько ниже. Оба аккумулятора являют собой превосходный выбор для современного легкового автомобиля.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.