Основные характеристики аккумуляторов

Аккумуляторы определяются тремя основными характеристиками: химическим составом, напряжением и удельной энергией (ёмкостью). Стартерный аккумулятор также обеспечивает ток холодного пуска (CCA), связанный со способностью выдавать высокий ток при низких температурах.

Химия

Наиболее распространённые химические составы аккумуляторов — свинцовые, никелевые и литиевые, и каждая система требует специального зарядного устройства. Зарядка аккумулятора устройством, предназначенным для другого химического состава, может показаться эффективной, но не завершить зарядку должным образом. Важно учитывать химический состав при транспортировке и утилизации аккумуляторов из-за разных нормативных требований.

Напряжение

На аккумуляторах указано номинальное напряжение, однако напряжение холостого хода (НХХ) полностью заряженного аккумулятора на 5–7% выше. НХХ определяется химическим составом и количеством последовательно соединённых элементов. Рабочим считается напряжение замкнутой цепи. Всегда проверяйте правильность номинального напряжения перед подключением.

Ёмкость

Ёмкость представляет удельную энергию в ампер-часах (А·ч). А·ч — это ток разряда, который аккумулятор может выдавать со временем. Вы можете установить аккумулятор с большей ёмкостью в А·ч, чем указано, и получить более длительное время работы; также можно использовать немного меньший аккумулятор и ожидать более короткого времени работы. Зарядные устройства рассчитаны на определённую точность по номинальной ёмкости в А·ч (при том же напряжении и химии); более крупный аккумулятор просто будет заряжаться дольше, чем меньший, но разница в А·ч не должна превышать 25 процентов. Европейские стартерные аккумуляторы маркируются в А·ч; в Северной Америке используется резервная ёмкость (RC). RC отражает время разряда в минутах при токе 25 А.

Ток холодного пуска (CCA)

Стартерные аккумуляторы, также известные как SLI (starter light impelling – зажигание стартером), обозначаются буквой CCA. Число указывает силу тока в амперах, которую аккумулятор может выдавать при температуре –18°С (0°F). Американские и европейские стандарты немного отличаются.

Удельная энергия и мощность

Удельная энергия, или гравиметрическая плотность энергии, определяет ёмкость аккумулятора по массе (Вт·ч/кг); плотность энергии, или объёмная плотность энергии, отображает объём в литрах (Вт·ч/л). Продукты, которым требуется длительное время работы при умеренной нагрузке, оптимизированы под высокую удельную энергию; способность выдавать высокие токи в данном случае может быть неважна.

C-коэффициенты

Скорость зарядки (C-rate) определяет скорость зарядки или разряда. При 1C аккумулятор заряжается и разряжается током, соответствующим номиналу. При 0,5C ток уменьшается вдвое, а время увеличивается в 2 раза; при 0,1C ток составляет одну десятую, а время увеличивается в 10 раз.

Нагрузка и мощность

Нагрузка определяет ток, потребляемый от аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора и состояние заряда (SoC) приводят к падению напряжения под нагрузкой, что инициирует конец разряда. Мощность относится к току, измеряемому в ваттах (Вт); энергия — это физическая работа во времени, измеряемая в ватт-часах (Вт·ч).

Ватт — это активная мощность, которая измеряется; ВА — это полная мощность, на которую влияет реактивная нагрузка. При чисто резистивной нагрузке показатели в ваттах и ВА одинаковы; реактивная нагрузка, такая как индукционный двигатель или люминесцентная лампа, вызывает фазовый сдвиг между напряжением и током, что снижает коэффициент мощности (pf) с идеального (1) до 0,7 или ниже. Размеры электропроводки и автоматических выключателей должны основываться на мощности в ВА.

Состояние здоровья (SoH)

Три основных показателя состояния аккумулятора:

1. Ёмкость — способность накапливать энергию
2. Внутреннее сопротивление — способность отдавать ток
3. Саморазряд — отражает механическую целостность и условия эксплуатации

Литий-ионный аккумулятор показывает состояние здоровья (SoH) по ёмкости. Внутреннее сопротивление и саморазряд остаются низкими при нормальных условиях. В потребительских товарах SoH обычно скрыт от пользователя; предоставляется только состояние заряда (SoC).
SoH иногда делится на:

• Абсолютное состояние здоровья (ASoH) — способность сохранять заданную энергию, когда аккумулятор новый
• Относительное состояние здоровья (RSoH) — доступная ёмкость хранения, когда аккумулятор изношен

Состояние заряда (SoC)

SoC отображает уровень заряда аккумулятора; пользователь, видящий индикатор уровня заряда, знаком именно с этим. Индикатор SoC может создавать ложное ощущение надёжности, так как и хороший, и изношенный аккумулятор показывают 100% при полной зарядке.
SoC иногда делится на:

• Абсолютное состояние заряда (ASoC) — способность аккумулятора держать заданный заряд, когда он новый
• Относительное состояние заряда (RSoC) — доступный уровень заряда с учётом потери ёмкости

Состояние функционирования (SoF)

Состояние функционирования (SoF) отображает готовность аккумулятора с точки зрения полезной энергии, наблюдая уровень заряда относительно доступной ёмкости. Это можно показать с помощью трёхступенчатого индикатора, где полезная ёмкость отображается как накопленная энергия в виде заряда (RSoH); часть, которую можно заполнить — как пустая; а непригодная для использования — как неисправная. SoF также может быть представлен значком аквариума для быстрой оценки состояния аккумулятора. Такие индикаторы редко используются из-за опасений роста гарантийных обращений. Некоторые устройства предлагают сервисный код для доступа к SoF.

На рисунке 2 графически показано состояние аккумулятора и зарядного устройства.