Акб циклы что это

Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов

Ранее тема обсуждалась в следующих постах:

Далее приведены данные, полученные по результатам экспериментов над аккумуляторами различных производителей.

Особенности тестирования

Тесты на количество циклов проводились при разрядке током 1С, для каждого аккумулятора проводились циклы разрядки/зарядки до достижения 80% емкости. Такое число было выбрано исходя из сроков тесто и для возможного сравнения результатов впоследствии. Число полных эквивалентных циклов — до 7500 в некоторых тестах.
Тесты на срок службы проводились при различных уровнях заряда и температуре, каждые 40-50 дней проводились измерения напряжения для контроля разряда, длительность тестов составляла 400-500 дней.

Главной сложностью в экспериментах являются расхождения в заявленной емкости и реальной. Все аккумуляторы имеют емкость выше, чем заявленная, от 0,1% до 5%, что вносит дополнительный элемент непредсказуемости.

Наиболее часто использовались аккумуляторы NCA и NMC, но также тестировались литий-кобальт и литий-фосфатные аккумуляторы.

Немного терминов:
DoD — Depth of Discharge — глубина разряда.
SoC — State of Charge — уровень заряда.

Использование аккумуляторов

Количество циклов

На данный момент есть теория, что зависимость количества циклов, которые может выдержать аккумулятор от степени разряда аккумулятора в цикле имеет следующий вид (синим обозначены циклы разрядки, черным — эквивалентные полные циклы):

Данная кривая носит названия кривой Вёлера (Wöhler). Основная идея пришла из механики о зависимости числа растяжений пружины от степени растяжения. Начальное значение в 3000 циклов при 100% разряде батарей является средневзвешенным числом при разряде в 0,1С. Какие-то аккумуляторы показывают лучшие результаты, какие-то хуже. При токе 1С число полных циклов при 100% разряде падает с 3000 до 1000-1500 в зависимости от производителя.

В целом, данное соотношение, представленное на графиках, получило подтверждение по результатам экспериментов, потому целесообразным является зарядка аккумулятора при любой возможности.

Расчет суперпозиции циклов

При эксплуатации аккумуляторов возможна работа при одновременном наличии двух циклов (например, рекуперативное торможение в автомобиле):

Получается следующий комбинированный цикл:

Возникает вопрос, как это сказывается на эксплуатации аккумулятора, сильно ли уменьшается ресурс аккумулятора?

По результатам экспериментов комбинированный цикл показал результаты, как от сложения полных эквивалентных циклов двух независимых циклов. Т.е. относительная емкость аккумулятора в комбинированном цикле падала соответственно сумме разрядов на малом и большом циклах (линеаризованный график представлен ниже).

Влияние больших циклов разрядки более существенно, а значит подтверждается то, что аккумулятор лучше заряжать при каждой возможности.

Эффект памяти

Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов по результатам экспериментов отмечен не был. При различных режимах его полная емкость все равно впоследствии не изменялась. В то же время есть ряд работ, которые подтверждают наличие данного эффекта в литий-фосфатных и литий-титановых аккумуляторах.

Хранение аккумуляторов

Температуры хранения

Тут никаких необычных открытий не было сделано. Температуры 20-25°C являются оптимальными (в обычной жизни) для хранения аккумулятора, если его не использовать. При хранении аккумулятора при температуре в 50°C деградация емкость идет практически в 6 раз быстрее.
Естественно более низкие температуры лучше для хранения, но в быту это означает специальное охлаждение. Так как температура воздуха в квартире, как правило, 20-25°C, то и хранение скорее всего будет при такой температуре.

Уровень заряда

Как показали испытания, чем меньше заряд тем медленнее идет саморазряд аккумулятора. Измерялась емкость аккумулятора, какой бы она была при его дальнейшем использовании после длительного хранения. Наилучший результат показали аккумуляторы, которые хранились с зарядом близким к нулю.
В целом хорошие результаты показали аккумуляторы, которые хранились не более чем с 60% уровнем заряда на момент начала хранения. Цифры отличаются от приведенных ниже для 100% заряда в худшую сторону (т.е. аккумулятор придет в негодность ранее, чем указано на рисунке):

Рисунок взят из статьи 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов
В то же время цифры для малого заряда более оптимистичны (94% после года при температуре 40°C для хранения при SOC 40%).
Так как 10% заряд непрактичен, так как время работы при таком уровне весьма маленькое, хранить аккумуляторы оптимально при SOC 60%, что позволит применить его в любой момент и не скажется критично на сроке его службы.

Основные проблемы результатов экспериментов

Никто не проводил тесты, которые можно считать на 100% достоверными. Выборка, как правило, не превышает пары тысяч аккумуляторов из миллионов произведенных. Большинство исследователей не могут представить достоверные сравнительные анализы по причинам недостаточной выборки. Также результаты этих экспериментов зачастую являются конфиденциальной информацией. Так что данные рекомендации не обязательно подходят к вашему аккумулятору, но могут считаться оптимальными.

Итоги экспериментов

Оптимальная частота зарядки — при каждой возможности.
Оптимальные условия хранения — 20-25°C при 60% заряде аккумулятора.

Источник

Что означает контрольно-тренировочный цикл и как провести КТЦ АКБ в домашних условиях

Аккумуляторная батарея является важным компонентом любого современного автомобиля. С её помощью запускается двигатель, плюс можно включать разных потребителей, не заводя мотор. Тем самым питание поступает не от генератора, а от АКБ.

Но с течением времени ёмкость батареи может падать. И в какой-то момент при повороте ключа в замке зажигания ничего не происходит. Да, специалисты в автосервисе скажут, что аккумулятору пришёл конец, срок его службы закончился, и лучше приобрести новый. Причём наверняка вам подскажут, где и какой покупать.

Но не стоит делать поспешные выводы. Такая процедура как КТЦ часто позволяет реанимировать батарею. Это не 100% гарантия возвращения полной работоспособности, но отличный способ сэкономить на покупке новой АКБ. Как минимум стоит попробовать.

Почему падает заряд

У всех АКБ есть определённая ёмкость, прописанная в Ач. На легковых авто чаще всего встречаются батареи на 60-80 Ач. То есть при 60 Ач устройство может в течение 60 часов выдавать ток, сила которого составит 1 Ампер. Но это в теории.

На практике всё иначе. Как только происходит запуск мотора, заряд сильно падает. Но он компенсируется за счёт работы генератора. Не все водители ездят много и часто, а потому генератор попросту не успевает восполнить весь заряд. Доказано, что в большинстве случаев авто эксплуатируются с постоянным недозарядом.

Ёмкость может уменьшаться под воздействием разных факторов:

• плохое крепление, механические повреждения;
• проблемы в электрооборудовании;
• нарушение целостности электропроводки;
• процессы сульфатации;
• езда по городу короткими поездками;
• низкая температура окружающей среды и пр.

Поскольку большинство водителей ездят именно в таких условиях, периодически проверять состояние и заряд АКБ нужно обязательно.

Понятие о КТЦ

Теперь следует детальнее разобраться с контрольно-тренировочным циклом для АКБ, поскольку далеко не все понимают, что это такое и для чего проводится.

Используемые на автомобилях аккумуляторные батареи являются свинцово-кислотными. Они отличаются между собой конструктивными особенностями, применяемыми добавками, консистенцией используемого электролита. Поэтому различают AGM батареи, гелевые, кальциевые и пр.

Срок службы АКБ обычно указан производителем на корпусе устройства. При этом часто можно увидеть цифры в пределах 5-10 лет. Такой период кажется вполне приемлемым, поскольку перспектива менять батареи раз в 7-8 лет радует. Но заявленные сроки редко совпадают с реальными. Это обусловлено тяжёлыми условиями работы, езда с постоянным недозарядом. Этим страдают машины, эксплуатируемые в городе и проезжающие короткие дистанции. Добавьте сюда низкие температуры и халатное отношение.

Чтобы минимизировать денежные затраты на покупку новой батареи, следует сделать всё возможное для продления срока службы имеющегося аккумулятора. Для этого и предусмотрена такая процедура как КТЦ.

Контрольно-тренировочным циклом называют процедуру, которая проводится для восстановления разряженных и старых АКБ. Её смысл заключается в полном разряде и последующем заряде устройства.

КТЦ позволяет частично восстановить характеристики, улучшить работоспособность аккумулятора. На прежние 100% эффективности, как было при покупке, рассчитывать не стоит. Но дополнительные 2-3 года АКБ точно послужит.

Рекомендуемая периодичность КТЦ составляет 2 раза в год.

Зачем нужны тренировки

Не все до конца понимают, для чего проводится подобная тренировка старого или севшего автомобильного аккумулятора.

Можно выделить несколько основных причин:

• желание отложить покупку новой дорогостоящей батареи;
• увеличение срока службы используемой АКБ;
• реанимация аккумулятора, о котором забыли и нашли его через долгое время;
• восстановление характеристик уже давно эксплуатируемой батареи.

В некоторых случаях, когда батарея пролежала пару лет в гараже либо её просто забыли снять с машины, оставив на длительное хранение без скинутых клемм, удаётся восстановить АКБ, которая кажется уже приговорённой к утилизации.

Правильно проведённая тренировка старого автомобильного разряженного аккумулятора, когда выполняется заряд-разряд, позволяет сэкономить деньги автовладельцу. Плюс АКБ несколько восстановит свои характеристики, а потому двигатель будет запускаться легче даже при сильных морозах.

Последовательность процедуры КТЦ

Многие занимаются проведением КТЦ старых аккумуляторов в домашних условиях и успешно выполняют поставленные задачи.

Чтобы выполнить такую процедуру, потребуется подготовить:

• зарядное устройство;
• ареометр;
• нагрузку нужной величины;
• мультиметр.

Самостоятельная зарядка собственного автомобильного аккумулятора методом КТЦ довольно часто даёт положительный результат. Но для этого важно чётко соблюдать инструкции и придерживаться заданной последовательности.

Чтобы выполнить тренировочный цикл, то есть заряд-разряд изношенных аккумуляторов, следует обучиться работе с мультиметром.

Сама процедура включает в себя 3 этапа:

• предварительная зарядка;
• контрольный разряд;
• заряд.

Тут важно выполнить грамотно каждый этап. Если при обычном обслуживании требуется лишь разряжать батарею, то при КТЦ аккумулятора необходимо знать, до какого напряжения это делать и когда приступать к обратному действию.

Проводятся предварительные расчёты для конкретной АКБ, чтобы определить точную нагрузку.

Предварительный этап

Если вникнуть в суть и изучить все детали, то схема проведения КТЦ автомобильного аккумулятора не покажется такой уж сложной. Поэтому многие успешно делают это своими руками.

При наличии заводского зарядного устройства хорошего качества никаких проблем не возникнет. Достаточно соединить АКБ с зарядным устройством и дождаться завершения процесса.

То, до какого напряжения потребуется проводить КТЦ, зависит от конкретного аккумулятора и условий выполнения цикла. Поэтому изучите его технические характеристики.

Заряд проводится по плотности находящегося внутри электролита и по напряжению. Выполняя предварительный заряд АКБ, ориентируйтесь на следующие значения:

• Напряжение 12,72 В соответствует плотности 1,28 и говорит о 100% заряде.
• Напряжение 12,5 В говорит, что плотность 1,24, а заряд 75%.
• При 12,35 В плотность будет 1,2. При этом АКБ заряжена на 50%.
• Если 12,1 В, то плотность низкая, всего 1,16, а заряд лишь 25%.

Эти параметры, как и применение специальных формул, будут актуальными при использовании упрощённой версии зарядного устройства. Важно рассчитать точное время.

К примеру, замер плотности аэрометром показал 1,16 г/см3. То есть заряд тут 25%, а его потеря соответственно 75%. Сама батарея имеет ёмкость 60 Ач.

Для расчёта потери ёмкость следует 60 Ач умножить на 75% и поделить на 100%. Получаем 45 Ач.

Величина (или сила) зарядного тока должно всегда составлять не более 10% от ёмкости АКБ.

Если у вас 60 Ач, то зарядный ток составит 6 А.

В итоге легко рассчитать время, необходимое для заряда. Для этого есть формула: 2 умножить на потерю ёмкости и разделить на зарядный ток.

В рассматриваемом случае это 2*45/6. Итого 15 часов для заряда.

Но расчёт примерный, поскольку всё равно требуется постоянно следить за параметрами плотности и напряжения. Как только они достигнут 1,27 г/см3 и 12,7 В соответственно, заряд будет завершён.

Как провести предварительный заряд АКБ, уже разобрались.

Разряд

Далее о том, как правильно и самостоятельно провести КТЦ для своего аккумулятора. Нужно переходить на второй этап. Теперь правильно разряжаем АКБ.

Как ни странно, но для восстановления работоспособности батареи после её заряда нужно снова полностью посадить. Только процесс разряда должен строго контролироваться.

При разряде АКБ, будь он типа АГМ, популярный гелевый, кальциевый или классический свинцово-кислотный, требуется создать электроцепь, в которой будет подключен потребитель тока, вольтметр и амперметр.

Разрядка батареи выполняется током 10-часового режима. Его величина составляет в пределах от 9 до 10 от ёмкости АКБ.

Здесь стоит заглянуть в руководство по эксплуатации либо ориентироваться по специальным таблицам. Приведём несколько примеров:

• для АКБ с 6 банками на 50 Ач разрядный ток будет 4,5 А;
• при 6 банках, но 60 Ач, это 5,4 А;
• если банок 12, а ёмкость 70, тогда используется 7 А;
• при 90 Ач нужен ток разряда 8,1 А.

Разряд выполняется соответствующей и правильно подобранной нагрузкой. Для стандартных автомобильных АКБ, ёмкость которых составляет 60 Ач, достаточно взять лампочку на 65 Вт. Рассчитать нагрузку можно по формуле, умножив разрядный ток на напряжение, составляющее 12 В.

Имея все необходимые инструменты для КТЦ АКБ, можно приступать к разряду. Параллельно важно обеспечить такие условия:

• температура электролита при старте разряда в диапазоне от 18 до 27 градусов;
• проверка температуры и напряжения проводится перед началом процесса, а затем повторяется с интервалом 2 часа;
• при падении напряжения до 1,85 В проверка делается каждые 15 мин.;
• при снижении напряжения до 1,75 В параметры контролируются постоянно;
• на значении 1,7 В разряд прекращается, нагрузка отключается.

Ни в коем случае не оставляйте АКБ разряженной. Нужно сразу же приступать к повторному заряду.

Иначе реанимировать батарею уже вряд ли получится.

Повторный заряд

Теперь просто заряжаем ранее разряженную батарею. Здесь процедура ничем не отличается от первого контрольного заряда.

Но в зависимости от того, находится в вашем распоряжении обслуживаемый или необслуживаемый аккумулятор, при контроле рабочих параметров могут возникнуть трудности. Потому лучше всего проводить заряд именно специальными, заводскими зарядными устройства с системой автоотключения.

Для обеспечения лучшего качества КТЦ процедуру заряд-разряд-заряд рекомендуется повторить 2-3 раза.

По завершению тренировки очищаются клеммы, удаляются следы электролита при их наличии.

КТЦ требует к себе повышенного внимания. На эту процедуру обычно уходит 2 дня. При этом оставлять батарею на длительное время без присмотра категорически запрещено.

Источник