Vrla аккумуляторы срок службы

Срок службы аккумуляторных батарей

Существует множество производителей, которые осуществляют выпуск аккумуляторов разных типов. Самыми распространенными и востребованными являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В зависимости от поставленной задачи, рекомендуется применять один из следующих видов:

обслуживаемые – предназначены для кратковременных разрядов с выделение высокого разрядного тока. Применяются в автомобилях для запуска двигателя. Срок службы: 2 – 5 лет.

необслуживаемые VRLA – свинцово-кислотные аккумуляторы, которые предназначены для буферного использования, когда требуется время от времени осуществить резервное питание. Срок службы: 3 – 7 лет.

необслуживаемые VRLA AGM – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые оптимизированы для циклического и буферного режима работы. Срок службы: 5 – 15 лет.

необслуживаемые VRLA GEL – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе на основе гелеобразного электролита. Предназначены для глубоких циклических разрядов и буферного режима. Срок службы: 10 – 15 лет.

необслуживаемые OPzV – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе с усовершенствованной структурой электродов и гелеобразным электролитом. Предназначены для тяжелого режима работы (глубокие циклические разряды). Могут работать с высокими пусковыми токами. Срок службы: 15 – 20 лет.

малообслуживаемые OPzS – свинцово-кислотные аккумуляторы, оптимизированные для тяжелых циклических режимов. Срок службы аккумуляторов OpzS – до 25 лет.

Технические характеристики батарей – важная составляющая правильного выбора, но также нужно иметь точное представление о том, как именно будет эксплуатироваться аккумулятор. Ведь если режим будет циклический, а аккумулятор предназначен для буферного применения, срок службы может быть минимален, т.к. заявленное эксплуатационное время предусматривает работу в другом режиме.

Рисунок 1. Слева направо: обслуживаемые, VRLA, AGM, GEL, OPzV, OPzS.

Характеристики влияющие на срок эксплуатации

Таблица 1. Характеристики, влияющие не продолжительность службы АКБ.

В таблице №1 приведены данные, влияющие на срок эксплуатации аккумулятора. Теоретически, при покупке AGM аккумулятора с заявленным сроком эксплуатации 10 лет, можно ожидать такого результата, однако на практике все иначе. Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора напрямую зависит от режима эксплуатации, температуры, при которой он работает и заряжается, количества разрядов и их глубины, а также от силы тока, которым он заряжается. Чтобы понять, как точно рассчитать показатель ожидаемого срока службы, смоделируем ситуацию выбора батареи.

Определение срока службы

Мощность нагрузки – 150 Вт;

Срок резервного питания – 5 часов;

Напряжение аккумулятора – 12В;

КПД инвертора – 0,82.

Аккумулятор обеспечивает срок эксплуатации – 10 лет или 500 циклов.

Произведем расчет по упрощенной формуле:

t = Uакб. * C * K * H * Kг. * Kс / P

t – время работы – 5ч.;

Uакб. – напряжение аккумулятора – 12В;

C – емкость аккумулятора, Ач;

K – кол-во аккумуляторов в системе – 1 шт;

H – КПД инвертора (ИБП) – 0,82;

Kг. – коэффициент глубины разряда – 80%;

P – мощность нагрузки – 150Вт.

Найдем емкость требуемую аккумулятора по формуле:

C = P / Uакб. * t / K / H / Kг.

150 / 12 x 5 / 1 / 0,82 / 0,8 = 95,3

Емкость аккумулятора, С = 95,3 Ач.

Правильный подбор батареи обеспечивает уверенность, что разряд АКБ не будет больше, чем на 80%. Основываясь на этом утверждении, можно рассчитать частоту разрядов:

10 лет х 365 дней / 500 циклов = 7,3

Срок службы: 10 лет при частоте 80% разрядов не чаще, чем раз в 7,3 дня.

Ресурс батареи позволяет производить один разряд до 80% каждые 7,3 дня. При условии поддержания температуры окружающей среды в пределах 18 – 25°С, можно рассчитывать на срок службы 10 лет, если циклический ресурс не будет исчерпан ранее.

Эксплуатация аккумулятора в циклическом режиме

Когда предполагаются частые разряды аккумулятора, недостаточно подобрать подходящий тип. Для максимально долгой службы нужно рассчитывать запас емкости. Для свинцово-кислотных батарей типов AGM и GEL, которые будут работать в циклическом режиме, необходим запас 40 – 50%. Другими словами, рассчитывая емкость, коэффициент глубины разряда должен быть от 0,6 до 0,4. Чем меньше глубина разряда, тем большее количество циклов способен обеспечить аккумулятор и, соответственно, гораздо дольше отслужить.

Ресурс современных моделей GEL VRLA аккумуляторов при 50% разряде составит от 1700 до 2300 циклов. Этого будет достаточно на более, чем 6 лет при ежедневном использовании. В случаях с AGM VRLA батареями показатели составят от 900 до 1200 циклов.

Рисунок 2. График зависимости количества циклов от глубины разряда.

Эксплуатация аккумулятора в буферном режиме

В ситуациях, когда емкость аккумулятора будет использоваться редко, нужно придерживаться правил эксплуатации и не допускать глубоких разрядов, т.к. один разряд до 9 Вольт (100% емкости) моментально сократит срок службы в два раза.

Рисунок 3. График снижения емкости при буферном использовании батареи.

Рекомендации

Получить максимальный срок службы свинцово-кислотной батареи возможно соблюдая несколько основных правил:

Не допускайте глубокий разряд – даже самый качественный аккумулятор можно полностью вывести из строя, если разрядить его 2 – 3 раза до остаточного напряжения .

Всегда заряженная батарея – следите за тем, чтобы аккумулятор всегда оставался полностью заряженным, это очень важно для свинцово-кислотного типа.

Ток заряда – не более 25%, некоторые серии допускают ток заряда на уровне 30% от емкости аккумулятора. Помните, что свинцово-кислотные аккумуляторы это не тот тип, который будет заряжаться за 2 часа, нормальное время заряда – от 6 до 12 часов.

Температура эксплуатации – 18 – 25°С, можно меньше, но произойдет потеря емкости, если температура будет выше, чем 30°С – срок службы заметно сократится.

Как увеличить срок службы?

Жизнь свинцово-кислотной аккумуляторной батареи можно разделить на три этапа: формирование, пик и спад. На этапе формирования пластины, окруженные жидким электролитом, находятся в губчатом состоянии. “Тренировочная зарядка” приводит к процессу поглощения этими пластинами электролита, чем-то этот процесс похож на впитывание кухонной губкой воды. По мере формирования электродов емкость аккумулятора постепенно увеличивается.

Рисунок 4: Жизненный цикл свинцово-кислотного аккумулятора делится на три этапа: формирование, пик и спад.

Этап формирования является крайне важным для аккумуляторов глубокого цикла. Требуется 20-50 полных циклов для достижения пиковой емкости и это происходит уже в процессе эксплуатации, а не подготовки. Но производители советует на этом этапе не подвергать аккумулятор сильным разрядным нагрузкам. Стартерные же аккумуляторы менее критичны в этом плане и могут сразу полноценно использоваться. Значение пускового тока нового стартерного аккумулятора уже соответствует номинальному, но по мере формирования оно даже немного возрастает. (Смотрите BU-701: Нюансы использования обслуживающего заряда для аккумуляторных батарей).

Аккумуляторы глубокого цикла могут обеспечить порядка 100-200 циклов до начала постепенного снижения емкости. Когда емкость такого аккумулятора упадет до 70-80%, его необходимо заменить. В некоторых случаях бывает допустимо использование экземпляров с меньшим уровнем емкости, но никогда не доводите этот показатель до 50%, так как после достижения такого уровня дальнейшее поведение аккумулятора непрогнозируемое.

Аккумуляторные батареи – что нового?
Преимущества и недостатки AGM аккумуляторов

Зимний сезон в России – суровое испытание для коммерческих автомобилей и дорожно-строительной техники. Одна из основных трудностей – пуск холодного двигателя. Любой эксплуатационщик знает, что для надежного пуска двигателя нужен мощный и емкий аккумулятор.

По назначению различают два вида аккумуляторных батарей (АКБ): стартерные, которые используются для пуска двигателя, и тяговые (многократного цикла глубокого заряда-разряда, англоязычное наименование deep cycle), которые применяются как самостоятельный источник энергии в электрокарах, железнодорожных поездах, самолетах, на судах, в шахтах, электростанциях и т. д.

По конструкции различают кислотные и щелочные АКБ. Свинцово-кислотные батареи более широко распространены. Хорошо известны как их достоинства, так и недостатки. Щелочные батареи также давно применяются и неплохо знакомы потребителю.

К аккумуляторам нового поколения относятся так называемые свинцово-кислотные VRLA аккумуляторы (Valve Regulated Lead Acid, свинцово-кислотные с предохранительными клапанами) двух типов: гелевые и AGM-батареи. Они имеют герметизированный корпус с предохранительными клапанами для выпуска избыточного газа и являются необслуживаемыми.

Основной задачей при создании необслуживаемой аккумуляторной батареи является снижение объема газов, выделяющихся на конечной стадии заряда. Одним из способов, которым это достигается, является сокращение объема электролита в батарее.

Технология свинцово-кислотных аккумуляторов AGM (англ. absorbent glass mat, абсорбирующая прокладка из стекловолокна) известна специалистам уже около 40 лет – они были разработаны в начале 1970-х годов, а производить их начали в США в 1985-м первоначально для военной авиации, в качестве автономных источников энергии для телекоммуникационных систем и сигнализации – аварийной и транспортной.

Сначала были созданы АКБ небольших типоразмеров – от 1 до 30 А.ч. А недавно аккумуляторы AGM стали применяться на коммерческих автомобилях и спецтехнике, и интерес к ним постоянно растет.

Читайте также  Где находится лягушка заднего хода калина

В отличие от обычной АКБ внутри AGM нет свободного жидкого электролита. Между положительными и отрицательными пластинами расположены изолирующие прокладки из ультратонкого стекловолокна и бумажных волокон, обладающие большой пористостью. Весь электролит содержится в пористой прокладке (сепараторе) и в активном материале пластин. При этом количество электролита дозируется таким образом, чтобы мелкие поры оказались заполнены, а крупные остались свободными для циркуляции выделяющихся в результате химических процессов газов. В конструкцию входит система рекомбинации выделяющихся газов: образующиеся при работе аккумулятора водород и кислород не успевают покинуть аккумулятор до того, как снова превратятся в воду. Сепараторы и пластины плотно прижаты друг к другу.

Преимущества AGM

Аккумуляторы AGM лучше справляются с повышенными нагрузками. Основная проблема при использовании обычных АКБ – сокращение срока их службы вследствие высоких электрических нагрузок, потому что в современных машинах гораздо больше потребителей электрической энергии, чем раньше (бортовой компьютер, предпусковой подогреватель и т. д.), из-за этого к аккумуляторной батарее предъявляются дополнительные требования. К тому же AGM могут разряжаться, не повреждаясь, до 40% и до 30% – без серьезного сокращения срока службы. Для сравнения: аккумуляторы традиционной конструкции будут серьезно повреждены при многократных разрядах ниже 50% – их емкость упадет до 15…20% от первоначальной величины. Поскольку пластины и прокладки в аккумуляторах AGM гораздо плотнее прижаты друг к другу, а корпуса герметизированы, эти аккумуляторы более устойчивы к воздействию вибрации и ударных нагрузок, от которых страдают на отечественных дорогах и бездорожье АКБ магистральных грузовиков и дорожно-строительных машин. Благодаря всем перечисленным выше качествам срок службы батарей AGM гораздо больше, чем обычных АКБ.

Аккумуляторы AGM менее чувствительны к колебаниям температуры и способны работать при более низких температурах – от –40 и до +70 °С, поскольку не содержат свободной воды, которая бы могла замерзнуть и расшириться, соответственно срок их службы при низких температурах гораздо больше, чем обычных аккумуляторов.

Батареи AGM совершенно не нуждаются в обслуживании, корпус батареи полностью герметичен, и открывать банки, проверять или доливать дистиллированную воду и тем более электролит не требуется в течение всего срока службы. Благодаря этому они быстрее окупаются, несмотря на высокую стоимость. Благодаря увеличенному сроку службы стоимость эксплуатации аккумуляторов AGM будет меньше, чем традиционных.

Рабочие характеристики АКБ традиционной конструкции можно оценивать по массе: чем большее количество губчатого свинца содержится в батарее, тем большей величины ток она способна отдать, тем большие нагрузки способна выдерживать и дольше служить.

Обычно стартерная АКБ затрачивает на один пуск двигателя не более 1% своего заряда.

В строительной технике обычно используют более удобные в эксплуатации «необслуживаемые» аккумуляторы. Однако несмотря на название они требуют определенного обслуживания: выводы надо регулярно очищать от коррозии, степень зарядки и общее состояние следует контролировать через каждые 25. 30 тыс. км пробега или соответствующее количество моточасов.

У батарей AGM внутреннее электрическое сопротивление гораздо меньше, чем у традиционных, и благодаря этому они способны отдавать более высокие токи за короткое время (что особенно важно при холодном пуске двигателя) и быстрее заряжаться (до 4 раз быстрее), выделение тепла при этих процессах значительно меньше, чем у обычных батарей (у AGM превращается в тепло 4%, а у обычных аккумуляторов 15…20% энергии при заряде-разряде). Для зарядки такого аккумулятора требуется меньше энергии генератора (так как потери при зарядке меньше), следовательно, расход топлива двигателем будет меньше.

Аккумуляторы AGM не содержат свободного электролита и герметичны, поэтому утечка электролита из них в принципе исключена, они безопасны при переворачивании. AGM могут работать в любом положении, даже «лежа на боку». Батареи AGM можно использовать практически на любой машине.

Процесс саморазряда у AGM идет значительно медленнее (1…3% в месяц), чем у традиционных батарей, т. е. их можно хранить целый год, и потом даже не потребуется подзаряжать. Вообще батареи AGM могут храниться более долгое время, чем обычные аккумуляторы.

Уже освоено серийное производство аккумуляторов AGM, а это значит, что стоимость их значительно снижается. Тем не менее преимущества батарей AGM не обеспечивают им всеобщего признания.

Что сдерживает распространение AGM

Ежегодно в мире производят 110 млн. аккумуляторных батарей, но AGM составляют в этом объеме лишь незначительную часть. Во-первых, далеко не все производители АКБ занимаются изготовлением AGM, потому что эта технология сложнее традиционной. К тому же батареи AGM стоят дороже традиционных примерно в 2,0. 2,5 раза, поскольку дороже технологии их производства и используемые материалы. AGM приблизительно на 30% больше и тяжелее, чем обычные аккумуляторы такой же емкости.

Батареи AGM более чувствительны к перезарядке. Зарядные устройства, которые сейчас используют в машинных парках для зарядки обычных аккумуляторов, непригодны для зарядки AGM и могут вывести их из строя за несколько часов. Для AGM требуются зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не более ±1%. Специальные приборы для зарядки батарей AGM могут стоить более 30 тыс. руб. каждый. Тестеры для проверки батарей также могут быть непригодны для AGM и потребуют замены или перенастройки. Видимо, потребуется заменять реле-регулятор генератора на машине на более точный прибор. Вероятно, и обслуживающий персонал придется специально обучать работе с AGM. В общем, процесс зарядки аккумуляторов AGM в любом случае потребует больше внимания по сравнению с традиционными аккумуляторами.

Не рекомендуется использовать батареи AGM при температурах выше 50 °С, так как их срок службы существенно сокращается при высоких температурах. Аккумуляторы AGM категорически нельзя применять вместе с обычными свинцово-кислотными батареями. Они могут работать только с такими же по сроку службы и емкости аккумуляторами AGM.

Если на обычные АКБ производители обычно дают гарантию 18 месяцев, то на AGM гарантия не более 24 месяцев, т. е. при увеличении цены вдвое гарантийный срок возрастает лишь на 25%.

В настоящее время много батарей AGM производится в Китае, они дешевле аккумуляторов американского и европейского производства, но об уровне их качества достоверных сведений в печати пока не публиковалось, возможно, он соответствует оригинальному, а возможно, и нет.

Гелевые аккумуляторы

«Все новое – это хорошо забытое старое». В этой поговорке немалая доля истины, в чем я в очередной раз убедился, ознакомившись с устройством гелевых АКБ. Когда-то в детстве из мальчишеского любопытства я разбил молотком батарейку от карманного фонарика и обнаружил внутри едкое желеобразное вещество, а позже я узнал, что это электролит.

Аккумуляторы AGM иногда путают с гелевыми батареями (англоязычное обозначение GEL), также относящимися к необслуживаемым. Однако между ними существует принципиальная разница: в AGM электролит содержится в виде жидкости, абсорбированной прокладками, а в гелевых, как следует из их названия, электролит находится в состоянии геля. В качестве загустителя электролита применяют силикагель (SiO2), алюмогель и др. Сегодня мы не будем подробно рассматривать электролитические «гелевые» элементы, потому что они практически не применяются на тяжелой технике и лишь иногда – на садовых косилках и других малых машинах.

Интересное исследование провели американские маркетологи (см. графики). Они сравнили удельные экономические показатели нескольких АКБ разного типа: традиционной конструкции, AGM и гелевой. Как видно из графиков, по выбранным исследователями параметрам у батарей AGM и гелевой показатели «средние» – не оптимальные, но и не самые худшие.

Итак, что же выбрать: сэкономить при покупке обычной батареи или потратиться на AGM?

AGM, конечно, не лучший выбор для любой сферы применения, но в определенных тяжелых условиях эксплуатации, где их преимущества будут приносить наибольшую выгоду, их можно и надо использовать.

Одна из самых больших ошибок, которую допускают владельцы машин при покупке АКБ, это то, что они выбирают ее по единственному критерию – цене. Следует проанализировать, какие нагрузки должна будет выдерживать батарея во время эксплуатации и какое техническое обслуживание для нее потребуется. Именно по этим параметрам аккумуляторы AGM могут значительно превосходить аккумуляторы традиционной конструкции и в случае использования принесут владельцу ощутимую выгоду.

Аккумуляторы AGM VRLA

Новые разработки в области изготовления аккумуляторов, после проведения необходимых испытаний, сразу же внедряются в производство. Это связано с тем, что АКБ является расходной деталью автомобиля. Внутренние элементы батареи работают в условиях агрессивной среды, при этом, на тонкие пластины и сепараторы оказывают разрушительное воздействие вибрация и большой разброс рабочих температур.

Читайте также  А зимняя матиз на резина

Что такое VRLA аккумуляторы

В прошлом, постоянное испарение воды приводило к оголению металлических частей электродов и ещё более интенсивному разрушению свинцовых элементов. Чтобы уменьшить негативное влияние разрушительных факторов современные батареи делают необслуживаемыми, то есть открыть крышку и добавить дистиллированную воду в таких изделиях уже не получится. Наиболее передовой, в этом плане, является технология AGM VRLA.

Технология VRLA расшифровывается, как Valve Regulated Lead Acid, что в переводе означает кислотный аккумулятор со специальным регулировочным клапаном. Выпускаются такие батареи в полностью закрытом корпусе, но благодаря наличию предохранительной системе при возникновении большого внутреннего давления, разрушение аккумулятора не происходит.

Несмотря на наличие связи с атмосферой через клапанное отверстие, обслуживать такую батарею не требуется, ведь испарение жидкости происходит в исключительных случаях. Например, при ежедневной эксплуатации такой запорный механизм остаётся закрытым, но если забыть включённым зарядное устройство на длительный промежуток времени, то совсем незначительная часть воды из электролита может быть выйти через автоматически открывшееся отверстие.

AGM VRLA

Особенности технологии

Батареи с предохранительным клапаном могут быть изготовлены по различным технологиям.

AGM VRLA Battery

VRLA AGM представляют собой герметичные батареи с клапаном, пластины которых изготовлены по AGM-технологии. Такие изделия обладают большим сроком годности благодаря абсорбирующему стекловолоконному слою, который впитывает в себя весь электролит и одновременно поддерживает свинцовые пластины, предохраняя их от осыпания.

Это гелевый аккумулятор, то есть внутри банки вместо жидкого раствора серной кислоты, находится желеобразное вещество, которое выполняет функцию электролита. VRLA Battery изготовленные по гелевой технологии также оснащаются клапаном.

Благодаря тому, что гель оказывает меньшее разрушительное воздействие на пластины, а при возникновении избыточного давления в таком аккумуляторе происходит открытие предохранительного устройства, срок эксплуатации изделия может достигать 10 лет.

Учитывая наличие таких важнейших качеств, как высокая надёжность, устойчивость к глубокому разряду и большой срок годности VRLA-аккумуляторы получили распространение во многих сферах хозяйственной деятельности, где требуется надёжный химический источник электроэнергии.

Где применяются VRLA АКБ

Самое широкое применение эта технология производства аккумуляторных батарей получила в машиностроении. Наличие клапана, который открывается только в момент возникновения избыточного давления, позволило отказаться от устаревшего типа корпуса, представляющий собой конструкцию, оснащённую ввинчиваемыми пробками. Отсутствие возможности со стороны водителя открыть доступ к банкам значительно повысило срок годности изделия.

VRLA-аккумуляторы устойчивы к глубоким разрядам, поэтому могут быть использованы не только в качестве стартерных батарей, но и для оснащения устройств бесперебойного питания. По этой же причине такие модели батарей применяются в качестве основного энергоаккумулятора для лодок, оснащённых электродвигателем, машин для гольфа и инвалидных колясок.

VRLA GEL

Как заряжать VRLA батареи

Зарядка VRLA-аккумулятора зависит от того, по какой технологии была изготовлена батарея. Если изделие этого типа имеет электролит в виде геля, то, несмотря на наличие предохранительного клапана, необходимо следить за тем, чтобы газообразование внутри изделия не стало образовываться слишком активно.

В случае, когда восстановление ёмкости такого аккумулятора осуществляется с подачей напряжения более 15 Вольт, произойдёт не только уменьшение объёма электролита, но и отделение желеобразной массы от пластин, что приведёт к неминуемому уменьшению ёмкости батареи и ее смерти. Чтобы уменьшить вероятность выхода из строя этого типа аккумуляторов при зарядке, рекомендуется использовать специальные ЗУ, которые подают электрический ток на клеммы в автоматическом режиме, подстраивая величину силы тока и напряжения в зависимости от заряженности АКБ и её температуры.

Подробная инструкция по зарядке гелевых аккумуляторов тут.

VRLA-аккумуляторы, сделанные по технологии AGM более устойчивы к погрешностям при зарядке, но чтобы максимально продлить срок службы такой батареи не рекомендуется превышать следующие показатели:

  • Напряжение заряда — 14,8 В.
  • Зарядный ток – 10% от ёмкости батареи.

При восстановлении работоспособности аккумуляторной батареи таким образом, продолжительность подключения к зарядному устройству должна составить около 10 часов.

Как и при зарядке гелевых изделий AGM-аккумуляторы, оснащённые предохранительным клапаном, можно восстанавливать с помощью автоматических ЗУ. Такие устройства потребуют минимального контроля со стороны человека.

У Вас был или есть Аккумулятор VRLA? Тогда расскажите в комментариях о своих впечатлениях о нем, это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.

7 важных вопросов (и ответов) про аккумуляторы

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla. — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

Самые массовые автомобили по-прежнему оснащают свинцовокислотными батареями с жидким электролитом. Машины с системами «старт-стоп» имеют более дорогие батареи EFB или AGМ. В гибридах для пуска двигателя также применяют AGM-батареи. И только экзотические электромобили обходятся без «свинца», предпочитая литий-ионные источники электричества. Пробуем разобраться в перспективах источников питания для автомобилей.

Можно ли использовать никель-­металлгидридные (Ni-MH) батареи в качестве стартерных?

Батареи Ni-MH — разновидность щелочных батарей. Из-за высокого внутреннего сопротивления применять их в качестве стартерных нецелесообразно. Кроме того, по причине более низкого напряжения каждого аккумулятора батарею придется составлять не из шести аккумуляторов по 2 В, а уже из десяти. А требования к их правильному использованию (например, обязательность полного разряда перед зарядом) привели к вытеснению Ni-MH из большинства портативных устройств.

Если литиевые батареи подешевеют, можно ли будет использовать их вместо стартерных?

Разговоры о том, что стоимость лити­евых батарей падает, относятся разве что к батарейкам для компактных гаджетов. Силовые аккумуляторы, приведенные в таблице, подешевеют не скоро. Литиевые стартерные батареи иногда используют в спортивных машинах и мотоциклах. Их единственное реальное преимущество — снижение массы более чем вдвое по сравнению с обычным «свинцом». Это важно, когда идет битва за доли секунды.

Литиевые батареи требуют более трудоемкого обслуживания и внимательного отношения при эксплуатации, в то время как создатели современных автомобилей, наоборот, стремятся избавить водителя от лишней головной боли. Если же ставить такую батарею по всем правилам, то есть с системой контроля и регулирования параметров, то она обойдется втрое дороже самой дорогой батареи AGМ, которую, кстати, не нужно обслуживать. Вдобавок литиевые батареи плохо работают при отрицательных температурах.

Решена ли проблема с утилизацией литиевых аккумуляторов?

Нет, не решена — ни в России, ни за рубежом. Например, в Европе вводят дополнительные налоги на утилизацию, но технология до конца не отработана. Бывшие в употреблении литиевые батареи некоторых типов используют повторно, что сокращает вред, наносимый окружающей среде. Но в целом разборка и переработка литиевых батарей (равно как и щелочных) коммерчески неинтересны. В зависимости от культуры сбора отходы либо захоранивают по определенным правилам, либо просто отправляют на свалку. Кстати, свинцовые батареи перерабатываются на 99%.

Почему прорекламированные несколько лет назад батареи EFB фактически сошли со сцены?

Батареи EFB были разработаны как дешевая альтернатива AGM для машин с системой «старт-стоп». Но характеристики AGM оказались значительно лучше, поэтому покупать батареи EFB оказалось невыгодно. В дополнительном слое сепаратора EFB есть минимальные конструктивные отличия от обычных батарей с жидким электролитом, что в эксплуатации дает бóльшую стойкость к глубоким разрядам. В обычном автомобиле средняя глубина разряда батареи — 15%, а в автомобиле с постоянно работающей системой «старт-стоп» — до 40%. Дополнительная пленка на поверхности положительных пластин препятствует оплыванию активной массы с решеток. Таким образом, у обычной стартерной батареи срок службы сокращается, а у EFB остается на прежнем уровне.

Есть ли прорыв в применении суперконденсаторов в качестве источников питания?

Были попытки использовать суперконденсаторы как параллельный источник для пуска двигателя. Их достоинство — большой пус­ковой ток. Но кратковременный. Поэто­му ­заменить аккумуляторы они не могут.

Чем принципиально отличается батарея Optima от остальных AGM — только лишь спиральной конструкцией?

Optima отличается не только спиральными пластинами. Главное — это решетки пластин из чистого (99,9%) свинца, в то время как у всех стартерных AGM-батарей решетки сделаны из свинцово­кальциевых сплавов с легирующими добавками. Кальций нужен для придания решеткам прочности. Отсутствие примесей означает улучшение разрядных и зарядных характеристик. Сегодня на рынке всего две такие батареи — Optima и Odyssey. При сравнимых габаритах появившаяся раньше Optima содержит меньше свинца, а потому обладает несколько худшими характеристиками (например, внутренним сопротивлением около 2,0–2,5 мОм) по сравнению с батареей Odyssey. Спиральные конструкции постепенно уходят с мирового рынка вследствие неокупаемости.

Читайте также  Автомобильный всероссийский альянс акции стоимость 2017

На чем ездит Tesla? Говорят, в ней понапиханы чуть ли не аккумуляторы от мобильников…

Нет, не от мобильников. Использованы аккумуляторы массового типоразмера Panasonic 18650 — их 7104 штуки. Если бы применялся специально разработанный аккумулятор, Tesla по цене оказалась бы соизмерима с космическим кораблем. При этом не следует путать тяговую высоковольтную батарею и «стартерную» 12‑вольтовую, которая у Теслы тоже есть, — она свинцовая, емкостью 45 А·ч.

НАШ СЛОВАРИК

    AGM — absorbent glass mat, то есть абсорбирующее стекловолокно. Речь о сепараторе в герметизированных свинцовых аккумуляторах, который позволяет рекомбинировать газы при заряде и удерживает активную массу от выпадения при интенсивной эксплуатации. AGM-сепаратор заменяет полиэтиленовый сепаратор-конверт, применяемый в обычных стартерных батареях с жидким электролитом.

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla. — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

Редакция благодарит эксперта Национальной ассоциации производителей источников тока Дмитрия Тищенко за помощь в подготовке материала.

Аккумуляторы Технология VRLA

VRLA это регулирующий клапан свинцово-сурьменного аккумулятора, что означает, что аккумулятор герметичный.

Газ выходит через предохранительные клапаны только в случае перезарядки или поломки ячейки.

VRLA аккумуляторы имеют исключительное сопротивление к утечке, и могут использоваться в любом положении.

AGM это абсорбирующий стеклянный слой. В этих аккумуляторах электролит поглощается в стекловолокна между пластинами капиллярным действием. Как объясняется в нашей книге «Безграничная энергия», AGM аккумуляторы более подходящие для поставки высокого напряжения в непродолжительное время (старт двигателя), чем гелиевые аккумуляторы.

3. Герметичные (VRLA) гелиевые аккумуляторы

Здесь электролит собирается в гель. Гелиевые аккумуляторы вообще имеют более длинный срок службы и лучший цикл емкости, чем AGM аккумуляторы.

4. Низко Саморазгрузка

Из-за использования свинцово-кальциевых сеток и материалов высокой чистоты, Victron VRLA аккумуляторы могут храниться в течение длительных периодов времени без зарядки. Норма саморазрядки — меньше чем 2 % в месяц при 20°C. Саморазрядка удваивается для каждого увеличения в температуре на 10°C.

Поэтому Victron VRLA аккумуляторы могут храниться в течение года без перезарядки, если хранить в прохладных условиях.

5. Восстановление глубокой разрядки

Victron VRLA аккумуляторы имеют исключительное восстановление разрядки, даже после глубокой или длительной разрядки. Однако стоит отметить, что повторная глубокая разрядка будет иметь очень отрицательное влияние на срок службы всех свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторы Victron не исключение.

6. Характеристики разрядки аккумулятора

Номинальная емкость аккумулятора Victron равна 10 часам разрядки, другими словами: поток разрядки 0,1 С. Эффективная емкость уменьшается с увеличением тока разрядки (см. табл. 1). Пожалуйста, обратите внимание, что сокращение емкости будет даже быстрее в случае постоянной нагрузки, например инвертора.

Время разрядки (постоянное напряжение)

Гель Срок службы %

Таблица 1: Эффективная емкость как функция времени разрядки,

Наш аккумулятор AGM глубокого цикла имеет превосходное высокое напряжение и поэтому рекомендуется для работ с большим потреблением энергии, например старт двигателя. Благодаря его конструкции, гелиевый аккумулятор имеет более низкую эффективную емкость при высоких токах разрядки. С другой стороны, гелиевые аккумуляторы имеют более длинный срок службы.

7. Влияние температуры на срок службы

Высокая температура имеет очень отрицательное влияние на срок службы. Срок службы аккумуляторов Victron как функция температуры показан в таблице 2.

Средняя рабочая температура

Таблица 2: срок службы аккумуляторов Victron в режиме наполнения

8. Влияние температуры на емкость

Как показано на графике ниже, емкость уменьшается резко при низких температурах.

На рис 1 Capacity — Емкость

Рис. 1: Влияние температуры на емкость

9. Жизненный цикл аккумуляторов Victron

Срок службы аккумулятора из-за разрядки и перезарядки. Количество циклов зависит от глубины разрядки, как показано на рисунке 2.

глубокий цикл AGM аккумуляторов

глубокий цикл гелиевых аккумуляторов

продолжительность жизни гелиевых аккумуляторов

На рис. 2 Number of cycles – количество циклов

Рис. 2 Жизненные циклы

ГЛУБОКИЙ ЦИКЛ AGM АККУМУЛЯТОРОВ — ГЛУБОКИЙ ЦИКЛ ГЕЛИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ – СРОК СЛУЖБЫ ГЕЛИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

10. Аккумулятор, заряжающийся в случае использования цикла: характеристика 3-х стадийной зарядки

Наиболее общая кривая зарядки подходит для аккумуляторов VRLA в случае циклического использования — характеристика 3-х стадийной зарядки, посредством чего постоянная текущая стадия сопровождается двумя постоянными стадиями напряжения (поглощение и наполнение), смотрите рис. 3

Рис. 3. Кривая трех стадийной зарядки

В течение поглотительной стадии напряжение зарядки сохраняется на относительно высоком уровне, чтобы полностью зарядить аккумулятор в течение разумного времени. Третья и последняя фаза – это фаза наполнения: напряжение понижено до резервного уровня, достаточного для компенсации саморазгрузки.

Недостатки традиционной характеристики трех стадийной зарядки:

· В течение стадии зарядки ток сохраняется постоянным и часто на высоком уровне, даже после выработке газов (14,34 V для 12 V аккумулятора), напряжение было превышено. Это может привести к чрезмерному газовому давлению в аккумуляторе. Некоторое количество газа выделится через клапаны безопасности, сокращая срок службы.

· После этого поглотительное напряжение применяется в течение фиксированного периода времени, независимо от того, как глубоко был разряжен аккумулятор до этого. Полный поглотительный период после небольшой разрядки слишком перезарядит аккумулятор, снова срок службы. (из-за ускоренной коррозии положительных пластин).

· Исследование показало, что срок службы аккумулятора может быть увеличен, при уменьшении напряжение наполнения ниже уровня, когда аккумулятор не используется.

Рис. 4. Четырех стадийная адаптивная зарядная кривая.

11. Зарядка аккумулятора: более длинный срок службы аккумулятора Victron при 4-х стадийной адаптивной зарядке

Victron развивает адаптивную характеристику зарядки. Адаптивная 4-х стадийная кривая зарядки — результат нескольких лет исследований и испытаний.

Адаптивная кривая зарядки Victron решает 3 главных проблемы 3-х стадийной зарядки:

Режим безопасности аккумулятора

Чтобы предотвратить чрезмерное выделение газов, Victron изобрел «Режим безопасности аккумулятора». Этот режим ограничивает норму увеличения напряжения, как только было достигнуто напряжение выделения газов. Исследование показало, что это уменьшает внутреннее выделение газов до безопасного уровня.

Переменное поглотительное время

Основанное на продолжительности зарядной стадии, зарядное устройство вычисляет, как долго оно будет сохранять аккумулятор в режиме поглощения. Если зарядное время короткое, это означает, что аккумулятор уже был заряжен, и время поглощения будет коротким. Более длинное зарядное время приведет к более длинному поглотительному времени.

После завершения поглотительного периода аккумулятор должен быть полностью заряжен, и напряжение понижено до уровня наполнения или резервного уровня. Если нет никакой разрядки в течение следующих 24 часов, напряжение уменьшается далее, и аккумулятор входит в режим хранения. Более низкое напряжение хранения уменьшает коррозию положительных пластин.

Раз в неделю напряжение зарядки увеличивается до поглотительного уровня в течение короткого периода, чтобы дать компенсацию саморазрядки (режим освобождения аккумулятора).

12. Аккумулятор заряжается в случае резервного использования: Постоянное наполнение напряжения, заряжающее аккумулятор, когда он не сильно разряжен, может использоваться кривая зарядки с 2 стадиями. В течение первой стадии аккумулятор заряжается при ограниченном потоке. Как только заданное напряжение было достигнуто, аккумулятор сохраняется в этом напряжении. Этот метод зарядки используется для аккумуляторов стартера в транспортных средствах, и в источниках бесперебойного питания (UPS).

13. Оптимальное зарядное напряжение аккумулятора Victron VRLA
Рекомендуемое зарядное напряжение для 12 V аккумулятора показано в следующей таблице.

14. Влияние температуры на зарядное напряжение

Зарядное напряжение должно быть уменьшено с увеличением темперы. Температурная компенсация требуется, когда температура аккумулятора будет меньше чем 10°C/50°F или больше чем 30°C/85°F в течение длительных периодов времени. Рекомендуемая температурная компенсация для аккумуляторов Victron VRLA — 4 mV на ячейку (-24 mV / ° C для 12 V аккумулятора). Средний температурный показатель компенсации 20°C / 70°F.

15. Зарядный ток

Зарядный ток не должен превышать 0.2 С (20А для 100 Аh аккумулятора).

Температура аккумулятора увеличится больше чем на 10°C, если зарядный ток превышает 0.2 С, поэтому температурная компенсация требуется, если зарядный ток превышает 0.2 C.