Как работает указатель уровня заряда аккумулятора?

Срок службы аккумулятора нельзя определить только количеством циклов разрядки или возрастом, а в значительной степени его использованием (или неправильным использованием). С уменьшением емкости время работы сокращается. Умный аккумулятор фиксирует это уменьшение емкости, считывая предварительно отданную энергию, но эта жизненно важная статистика состояния здоровья в основном остается скрытой от пользователя. Аккумулятор продолжает быть «черным ящиком», который скрывает важные записи о производительности и маскирует, когда его следует заменить.

Функции умного аккумулятора

Одной из главных задач умного аккумулятора является установление связи между аккумулятором, зарядным устройством и пользователем. Индикатор уровня заряда, показывающий состояние заряда (SoC), частично выполняет эту функцию. При нажатии кнопки TEST на полностью заряженном аккумуляторе SMBus загораются все сигнальные индикаторы. На частично разряженном аккумуляторе загорается половина индикаторов, а на разряженном – все индикаторы остаются выключенными или горит красный свет.

Рисунок 1: Считывание состояния заряда «умного» аккумулятора [1] Сигнальные индикаторы указывают на состояние заряда аккумулятора при нажатии кнопки TEST.

Рисунок 1: Считывание состояния заряда «умного» аккумулятора
Сигнальные индикаторы указывают на состояние заряда аккумулятора при нажатии кнопки TEST.

Ограничения показателей SoC

Хотя информация о SoC, отображаемая на аккумуляторе или дисплее, полезна для пользователя, эти показатели не гарантируют продолжительности работы. Индикатор уровня заряда сбрасывается до 100% после полной зарядки, независимо от фактической емкости. Серьезным нарушением доверия является то, что старый аккумулятор показывает 100-процентный уровень заряда (SoC), в то время как способность аккумулятора удерживать заряд снизилась до 50 процентов или менее. Мы спрашиваем: «100 процентов чего?». Если, например, 100 процентов исправного аккумулятора обеспечивают 4 часа работы, аккумулятор, имеющий половину емкости, будет работать всего 2 часа. Многие пользователи не знают, что индикатор уровня заряда показывает только SoC; емкость, главный показатель состояния, остается неизвестной.

Химический и цифровой аккумулятор

Кроме применения контролируемого разряда, не существует надежного метода измерения емкости «химического аккумулятора», но есть способ считать показатель «цифрового аккумулятора». Термин «химический аккумулятор» относится к фактической емкости, полученной путем разряда полностью заряженного аккумулятора, в то время как цифровой аккумулятор — это периферийная схема мониторинга, которая сохраняет расчетную емкость, полученную с помощью кулоновского подсчета во время зарядки и разрядки аккумулятора в полевых условиях.

Батарейные мониторы

Отслеживай основные показатели аккумуляторов и будь в курсе состояния твоего АКБ

Батарейный монитор Victron BMV-700

Монитор подходит для AGM, GEL, а также литиевых батарей LiFePO4, и измеряет напряжение, ток, потреблённую ёмкость, время до разряда, а также может опционально отображать температуру батареи.

Купить

Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A

Это интеллектуальный шунт с функциями полноценного батарейного монитора, который подключается к вашему смартфону или GX-устройству через встроенный Bluetooth или VE.Direct порт.

Купить

Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A IP65

Улучшенная версия популярного SmartShunt, разработанная для использования во влажных, пыльных или морских условиях, с полной защитой корпуса по стандарту IP65.

Купить

Посмотреть больше

Емкость полного заряда (FCC)

Аккумулятор SMBus по умолчанию сохраняет заводскую проектную емкость в Ач или 100 процентов. С каждым полным зарядом аккумулятор сбрасывает флаг полного заряда, а во время разряда кулоновский счетчик измеряет потребляемую энергию. Входящие и выходящие кулоны можно использовать для оценки состояния аккумулятора, известного как емкость полного заряда (FCC). С уменьшением заряда аккумулятора со временем и использованием уменьшается также отданная энергия, и число FCC будет снижаться. Точность FCC аккумулятора, который проходит глубокий цикл разрядки, составляет примерно +/-5 процентов по сравнению с показателями емкости, полученными во время разрядки. Периодическая калибровка улучшит точность FCC.

Методы оценки емкости

Емкость также можно оценить с помощью кулоновского подсчета во время зарядки. Этот метод лучше всего работает с разряженным аккумулятором. Аккумулятор со 100-процентной емкостью получит полный кулоновский подсчет; аккумулятор с 50-процентной емкостью примет только половину заряда, прежде чем аккумулятор достигнет полного заряда. Незнание остаточного уровня заряда (SoC) на момент начала кулоновского подсчета повлияет на точность. SoC можно оценить, измерив напряжение холостого хода (OCV) аккумулятора, но это дает лишь приблизительное значение, поскольку на OCV влияет как перемешивание после зарядки или разрядки, так и температура.

Трехпозиционный указатель уровня топлива

Информацию о SoC и емкости можно отобразить на линейном дисплее с помощью цветных светодиодов. Зеленые индикаторы указывают на полезную емкость; пустая часть аккумулятора обозначена несветящимися светодиодами; а непригодная для использования часть отображается красными светодиодами. На рисунке 2 изображен трехпозиционный индикатор уровня. Результаты также можно отобразить на цифровом дисплее.

Рисунок 2: Трехпозиционный указатель уровня

Трехпозиционный индикатор уровня считывает «выученную» информацию о состоянии аккумулятора на шине SMBus и отображает ее на разноцветной светодиодной полосе. На иллюстрации показан частично разряженный аккумулятор с 50% заряда, 20% пустой и 30% непригодной для использования части.

Трехпозиционный индикатор уровня обеспечивает отображение состояния функционирования (SoF) – лучший способ диагностики аккумулятора. Некоторые производители устройств колеблются предлагать эту функцию потребителям, поскольку это может привести к увеличению количества гарантийных претензий. Замена становится обязательной только тогда, когда емкость аккумулятора падает ниже 80 процентов; скрытие доказательств считается наименее разрушительным методом. К SoF всегда можно получить доступ с помощью сервисного кода. SoF лучше всего подходит для промышленного использования.

Транспортные средства с электрическим двигателем показывают не заряд, а только остаток запаса хода, таким образом скрывая емкость. Чтобы учесть уменьшение емкости, которое сокращает запас хода, аккумулятор электромобиля имеет увеличенный размер, и он не заряжается и не разряжается полностью, когда новый. Только по мере старения аккумулятора и уменьшения емкости запас хода постепенно увеличивается. Более короткий запас хода становится очевидным только после того, как этот льготный буфер исчерпан.