Содержание
Аккумуляторная батарея (АКБ) характеризуется рядом параметров,
и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах. Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «А*ч». Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.
С точки зрения физики емкость аккумулятора измеряется в Кулонах (Кл), а не в А*ч, и она равна способности проводника отдавать энергию при силе тока в 1А за 1с времени. Поэтому параметры емкости аккумуляторных батарей C путают с электрическим зарядом Q (количеством электричества). Заряд Q [Кл] в свою очередь равен [1А]*[1с], при переводе в часы [3600 Кл] = [1А]*[60*60]=[А*ч]. Автомобильные АКБ емкость измеряется в ампер-час (Ah), для мобильных устройств в миллиампер-час (mAh).
Упростим восприятие в виде формул:Также некоторые производители указывают емкость батарей в киловатт-часах (кВт*ч). Чтобы перевести кВт*ч в А*ч необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=В*А], I=P/U [А=Вт/В], таким образом чтобы перевести мощность в ампер-часы необходимо мощность P поделить на напряжение сети (220В/380В) и умножить на час.Номинальная электрическая емкость (С) задает количество электричества, отдаваемое аккумулятором при стандартном цикле разряда, который устанавливается в 10 или 20 часов. Другим условием разряда является конечное напряжение разряда 1,8 В на одну банку аккумулятора. Таким образом, АКБ с номинальным напряжением 12 В разряжается до 10,8 В.
Для определения разрядного тока (в амперах) следует разделить емкость (в ампер-часах) на длительность разряда (в часах).
Пример: АКБ емкостью 66 А*ч может работать 20 часов при токе разряда 66/20=3,3 (А).
Разумеется, это не означает, что эту батарею можно разряжать в течение 1 часа током 66 А – при увеличении разрядного тока емкость АКБ снижается, а большие значения тока недопустимы – пластины аккумулятора могут покоробиться.
Кроме номинальной емкости АКБ существует еще понятие резервной емкости. Резервная емкость определяет, сколько часов аккумулятор сможет питать бортовую сеть автомобиля при отказавшем генераторе. В этом случае резко возрастает разрядный ток, с учетом обогрева и освещения он составляет порядка 25 А. При такой нагрузке резервная емкость составляет ⅔ от номинальной.
Пример: Для АКБ номинальной емкостью 66 А*ч резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (А*ч).
Ток 25 А в цепи эта батарея будет поддерживать в течении 44/25≈1,8 (А), т. е. менее 2 часов. На этикетке АКБ резервная емкость, если она указывается, приводится не в ампер-часах, а в минутах. Так, по примеру выше она будет порядка 100 минут.
Существует простое правило определения резервной емкости в минутах «навскидку» — для этого емкость АКБ в А*ч нужно умножить на 1,6. Проверим для нашего аккумулятора: 66 х 1,6≈106 (мин). Почти полное совпадение с предыдущим расчетом.
Номинальная емкость АКБ определяется целым рядом конструктивных и технологических ее характеристик, а также условиями эксплуатации. Среди основных влияющих факторов:
Емкость зависит и от температуры окружающей среды. На каждый градус температуры ниже 20 °С емкость снижается примерно на 1 А*ч, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 А*ч своей емкости.
Номинальная емкость АКБ не достигнет величин, теоретически рассчитываемых исходя из количества активных веществ в аккумуляторах, поскольку с электролитом взаимодействует не вся активная масса. Обычно коэффициент использования активной массы аккумуляторных пластин составляет 50-60%.
Умея измерить емкость аккумулятора, можно проверить соответствие реальной емкости проставленной на этикетке для нового аккумулятора, а также периодически проверять ее для эксплуатируемого. Для проверки емкости необходимо провести цикл «заряд-разряд» – вначале полностью зарядить аккумулятор (как правило, рекомендуемым зарядным током в 10% от номинальной емкости до напряжения 14,4 В в течение 13-15 часов при зарядке полностью разряженной АКБ), а затем разрядить его для измерения электрической емкости до напряжения 10,8 В требуемым в соответствии с выбранной длительностью цикла разряда (10 или 20 часов) током разряда.
К АКБ необходимо подключить нагрузку, ток через нагрузку контролировать амперметром, а напряжение на клеммах АКБ измерять вольтметром. В качестве нагрузки можно использовать мощный электрический резистор (или реостат) сопротивлением в омах, вычисляемым по формуле R=U/I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I – разрядный ток (ампер).
Пример: При разряде 12-вольтовой батареи током 3,3 А сопротивление нагрузочного резистора должно составлять 12/3,3≈3,6 (Ом).
При отсутствии подходящего резистора или реостата в качестве нагрузки можно подключить одну или несколько соединенных параллельно автомобильных ламп накаливания. Поскольку на лампах, кроме номинального напряжения, обычно обозначается номинальная мощность в ваттах, лампы удобно подбирать по их мощности по формуле: P=U x I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I — ток разряда (ампер).
Пример: Для разряда АКБ с номинальным напряжением 12 В током 3,3 А к ней можно в качестве нагрузки подключить автомобильные лампы накаливания общей мощностью 12 х 3,3 ≈ 40 (Вт).
Если аккумулятор емкостью 66 А-ч выдержит испытание, то эти лампы, будучи к нему подключены, будут непрерывно гореть 20 часов, при этом напряжение на выводах аккумулятора не должно опускаться к концу цикла разряда ниже 10,8 В.
Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.
| Транспортное средство | Рабочий объем двигателя, л | Рекомендуемая емкость АКБ, А-ч |
| Легковой автомобиль | 1-1,9 | 55-60 |
| Грузовой автомобиль | 1,6-10,9 | 77-140 |
| Фура, автопоезд | 7,2-17 | 190-200 |
Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.
Пример: 2-литровый двигатель требует АКБ емкостью 50 х √2≈70 (А-ч).
Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.
Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.
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.
Содержание статьи
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.
Для аккумуляторов на автомобили емкость измеряется в ампер-часах (сокращенно А-ч). Обычно емкость указана на наклейке на корпусе автомобильного аккумулятора рядом с пусковым током. По показателю емкости можно определить величину силы тока, с которой происходит разряд батареи до конечного напряжения 10.8 вольта. Цикл разряда составляет 10-20 часов.
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.
Обратите внимание, что речь идет о постепенном разряде, АКБ не в состоянии выдавать ток 72 ампера в течение 60 минут. Если увеличить ток разряда, время разряда также уменьшится (степенная зависимость). Формула такой зависимости: Cp = I k * t (Cp —емкость аккумулятора, k — коэффициент Пейкерта , который вывел фрмулу, а обозначение t – время). Коэффициент Пейкерта — постоянная величина для автомобильных свинцово-кислотных АКБ, которая составляет 1.15─1.35.
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) {p-1} (En — номинальная емкость АКБ, Е – реальная емкость, In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная емкость). Ток в цикле 10 или 20 часов (обычно, это 9% от En).
Номинальная емкость АКБ является важнейшей характеристикой и определяет общее количество электроэнергии, которое на 100% заряженный аккумулятор способен отдавать в течение определенного времени.
Чем выше оказывается данный показатель, тем дольше батарея будет питать электросеть автомобиля на одном заряде (АКБ 60 Ач способна отдавать ток 1 ампер на протяжении 60 часов, 2 ампера в течение 30 часов и т.д.).
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.
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.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какая бывает полярность аккумулятора автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, что такое полярность, а также что нужно учитывать в плане полярности при подборе АКБ.
Многие считают, чем больше в автомобиле электрооборудования, тем мощнее должна быть батарея. Обратите внимание, не для каждого автомобиля нужна батарея с большой емкостью! Более того, рекомендованную емкость лучше не превышать.
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.
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.
Еще добавим, что емкость аккумулятора также сильно зависит от класса качества самой батареи, возраста, степени заряда, общего износа и т.д. Как правило, если аккумулятору годи или два, имеет место сульфатация АКБ. Если такой аккумулятор дополнительно не заряжали и не обслуживали, тогда батарея 60Ач в реальности имеет емкость не более 4-6 Ач.
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.
Автомобильные аккумуляторы различаются по размеру, емкости, группе BCI, типу и еще некоторым деталям, так же как автомобили различаются по размеру, типу двигателя, объему двигателя и т. п.
Емкость автомобильного аккумулятора указывается в ампер-часах и в основном варьируется от 35 Ач до 100 Ач, хотя в современных автомобилях используются даже меньшие, но также и более крупные батареи или аккумуляторные блоки.
Опубликовано: 23 марта 2023 г.
Автомобильные аккумуляторы в основном представляют собой пусковые свинцово-кислотные аккумуляторы, предназначенные для обеспечения сильного тока в течение очень короткого периода времени.
Такие сильные токи необходимы для запуска газовых и дизельных двигателей, обычно используемых в современных легковых автомобилях, небольших грузовиках и т.п.
Таким образом, автомобильные аккумуляторы могут различаться:
- тип аккумулятора: большинство автомобильных аккумуляторов пусковые аккумуляторы , хотя в некоторых автомобилях также используются аккумуляторы двойного назначения из-за большого количества различных нагрузок, которые необходимо запитать во время двигатель выключен.
В некоторых автомобилях также используются резервные батареи для обеспечения зарядки бортовой электроники во время замены основной батареи или в случае ее разрядки по какой-либо причине.
- химический состав аккумуляторов: большинство автомобильных аккумуляторов представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом, хотя гелевые и AGM-аккумуляторы становятся все более распространенными.
Сменные литиевые аккумуляторы постепенно заменяют свинцово-кислотные аккумуляторы в некоторых автомобилях, предлагая некоторые преимущества в производительности благодаря легкой конструкции.
- Группы аккумуляторов BCI: автомобильные аккумуляторы различаются по размеру, типу клемм и ориентации - в большинстве автомобилей используется около 10 типичных групп аккумуляторов BCI, хотя есть модели, в которых иногда используются несколько специфические и не очень распространенные размеры аккумуляторов.
- Ток пуска холодного двигателя (CCA) Номинальное значение дается в амперах и описывает способность автомобиля подавать большие токи. Емкость аккумулятора не всегда напрямую связана с рейтингом CCA, так как значение CCA зависит от других деталей, например, является ли аккумулятор стартовым, двойного назначения или даже аккумулятором глубокого цикла.
Конечно, автомобильные аккумуляторы различаются по многим другим параметрам, но это самые важные.
В следующем списке указана емкость (Ач) автомобильных аккумуляторов пускового и двойного назначения в зависимости от группы аккумуляторов BCI:
- BCI Группа 24 Аккумуляторы: 75- 85 Ач,
- BCI Группа 34/78 Аккумуляторы: 55-68 Ач,
- BCI Группа 35 Аккумуляторы: 40-65 Ач,
- BCI Группа 47 (H5, L2, 55L2) Аккумуляторы: 50-60 Ач ,
— BCI Group 48 (H6, L3, 66L3) Аккумуляторы: 60–75 Ач,
— BCI Group 49 (H8, L5, 88L5) Аккумуляторы: 80–95 Ач,
— BCI Group 51 и 51R Аккумуляторы: 38-60 Ач,
- BCI Группа 65 Аккумуляторы: 70-75 Ач,
- BCI Группа 75 Аккумуляторы: 44-60 Ач,
- BCI Группа 94R Аккумуляторы: 75-80 Ач и т. д.
Некоторые батареи группы имеют батареи, которые сильно различаются по емкости из-за разной внутренней конструкции батареи (например, пластины со спиральной намоткой и плоские пластины), разных типов батарей (стартовые и двойного назначения) и химического состава (свинцово-кислотные батареи против литиевых).
В то время как двигатель может быть источником движения электромобиля, аккумуляторная батарея является его сердцем и душой. Если вы ищете новый или подержанный электромобиль, вам следует обратить внимание на характеристики аккумулятора и знать о других аспектах, которые в конечном итоге повлияют на его производительность.
В электромобилях используются литий-ионные аккумуляторы различной конструкции, аналогичные тем, которые используются в сотовых телефонах и портативных компьютерах, только в гораздо большем масштабе. Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и с меньшей вероятностью, чем аккумуляторы других типов, разряжаются, когда они не используются.
Емкость аккумулятора электромобиля выражается в киловатт-часах, сокращенно кВтч. Здесь лучше больше. Выбор электромобиля с более высоким рейтингом кВтч похож на покупку автомобиля с большим бензобаком, в котором вы сможете проехать больше миль, прежде чем вам понадобится «заправиться». Но имейте в виду, что из-за того, как работают электромобили, у вас никогда не будет доступа к полной емкости аккумулятора. Это связано с тем, что система управления автомобилем предотвращает 100-процентную полную зарядку или 100-процентную разрядку аккумулятора, чтобы сохранить его эффективность и продлить срок службы.
Емкость аккумуляторов современных электромобилей варьируется от 17,6 кВтч в Smart EQ ForTwo с пробегом всего 58 миль до 100 кВтч в Tesla Model S и Model X, которые могут проехать более 300 миль без подзарядки. Емкость аккумулятора и другие соответствующие характеристики для всех текущих электромобилей можно найти на нашем сопутствующем веб-сайте InsideEVs. com. Они также представлены в каждом из списков подержанных электромобилей здесь, на MYEV.com.
Возможно, наиболее важным фактором, который следует учитывать при покупке электромобиля, является предполагаемый запас хода аккумулятора при полном заряде, согласно рейтингу Агентства по охране окружающей среды. Вы можете найти данные о запасе хода батареи и энергопотреблении для всех текущих и прошлых моделей на веб-сайте EPA Fueleconomy.gov. Вы также найдете его на наклейке с ценой, которая должна быть прикреплена к боковому окну каждого нового автомобиля, продаваемого в США 9.0003
Как и автомобили с обычным двигателем, электромобили проверяются как на рабочий диапазон, так и на энергопотребление в контролируемых условиях в лаборатории. Их «загоняют» на динамометре, который похож на беговую дорожку для автомобилей, используя несколько стандартизированных графиков вождения для имитации движения по городу и шоссе. Электромобиль начинает тестирование с полностью заряженной батареей и работает до тех пор, пока она полностью не разрядится.
Однако фактический запас хода электромобиля на зарядке может варьироваться в зависимости от ряда факторов. При ускорении с опережением и вождении на более высоких скоростях будет потребляться больше кВтч, чем при более спокойной езде по городу. Аккумулятор также будет разряжаться быстрее при работе с полной загрузкой пассажиров и груза. При прочих равных более тяжелое транспортное средство будет потреблять больше энергии для достижения и поддержания заданной скорости, чем более легкое.
Важно отметить, что уровень заряда электромобиля снижается быстрее в очень холодную или жаркую погоду. В частности, низкие температуры могут существенно снизить как производительность батареи, так и ее способность принимать заряд. Более того, в то время как бензиновые двигатели генерируют большое количество тепла, которое можно использовать для обогрева салона автомобиля, система климат-контроля электромобиля полагается исключительно на энергию аккумулятора. Недавнее исследование показало, что когда ртутный столбик опускается до 20°F и работает обогреватель автомобиля, средний запас хода электромобиля снижается на 41 процент. Это означает, что модель, которая рассчитана на 150 миль в комбинированном режиме движения по городу и шоссе, сможет проехать без подзарядки только около 88 миль. В том же исследовании было установлено, что когда наружная температура достигает 95 ° F и кондиционер используется, запас хода электромобиля упадет в среднем на 17 процентов.
В большинстве случаев зарядка электромобилей осуществляется в домашних условиях либо через обычную 120-вольтовую цепь (известную как зарядка уровня 1), либо через специальную линию 240 В (зарядка уровня 2). В зависимости от емкости аккумуляторной батареи автомобиля для полной зарядки с использованием зарядки уровня 1 может потребоваться от восьми до более 16 часов.
Хотя установка электриком 240-вольтовой сети в вашем гараже будет стоить несколько сотен долларов, это окупится с точки зрения времени зарядки всего за четыре часа. Если ваш поставщик энергии предлагает скидку на электроэнергию, потребляемую в непиковые часы, вы можете сэкономить деньги, запланировав оплату в середине ночи.
Существует еще более быстрая альтернатива, называемая зарядкой уровня 3, хотя она ограничена небольшой, но растущей системой общественных зарядных станций. Также называемая быстрой зарядкой постоянным током, она может довести аккумулятор электромобиля до 80 процентов своей емкости всего за 30 минут, в зависимости от автомобиля.
Однако имейте в виду, что батарея электромобиля будет заряжаться дольше в холодную погоду, чем при более высоких температурах, независимо от того, какой уровень зарядки используется.
К сожалению, все аккумуляторы электромобилей со временем несколько разлагаются и частично теряют способность поддерживать полный заряд. Однако это не такое страшное предупреждение, как может показаться. По данным организации Plug In America, средняя Tesla Model S теряет всего 2,3 мили пробега на каждые 10 000 миль пробега. Сама Tesla сообщает, что в контролируемых испытаниях ее батареи сохранили 80 процентов своего диапазона после имитации пробега в 500 000 миль. С другой стороны, электромобили с меньшим радиусом действия могут страдать от дополнительного износа, поскольку регулярная разрядка большей части или всего заряда батареи будет иметь тенденцию к более быстрому сокращению ее емкости с течением времени.
С другой стороны, федеральные правила требуют, чтобы на аккумуляторную батарею электромобиля, замена которой может стоить тысячи долларов, распространяется гарантия не менее восьми лет или 100 000 миль пробега. что наступит раньше. Со своей стороны, Hyundai расширяет это до пожизненного покрытия для Kona Electric, в то время как Kia увеличивает его до 10 лет или 100 000 миль для моделей Niro и Soul EV.
Однако имейте в виду, что каждая гарантия на электромобиль содержит исключения в отношении срока службы батареи. Например, некоторые автопроизводители покрывают аккумуляторную батарею только на случай полного отказа, в то время как другие, в том числе BMW, Chevrolet, Nissan, Tesla (модель 3) и Volkswagen, заменят ее, если она упадет до определенного процента емкости в течение гарантийного срока, что обычно составляет 60%.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
