Основні характеристики акумуляторів

Акумулятори визначаються трьома основними характеристиками: хімічним складом, напругою та питомою енергією (ємністю). Стартовий акумулятор також забезпечує струм холодного запуску (CCA), що пов'язано зі здатністю видавати високий струм за низьких температур.

Хімія

Найпоширенішими хімічними складами акумуляторів є свинцеві, нікелеві та літієві, і кожна система потребує спеціального зарядного пристрою. Заряджання акумулятора пристроєм, призначеним для іншого хімічного складу, може здаватися ефективним, але не завершити зарядку належним чином. Важливо враховувати хімічний склад при транспортуванні та утилізації акумуляторів через різні нормативні вимоги.

Напруга

На акумуляторах позначено номінальну напругу, проте напруга холостого ходу (НХД) повністю зарядженого акумулятора на 5–7% вища. НХД визначається хімічним складом та кількістю послідовно з’єднаних елементів. Робочою є напруга замкнутого кола. Завжди перевіряйте правильність номінальної напруги перед підключенням.

Ємність

Ємність представляє питому енергію в ампер-годинах (А·год). А·год – це струм розряду, який акумулятор може видавати з часом. Ви можете встановити акумулятор з вищою ємністю в А·год, ніж зазначено, і отримати довший час роботи; ви також можете використовувати трохи менший акумулятор і очікувати коротшого часу роботи. Зарядні пристрої мають певну точність щодо номінальної ємності в А·год (за тієї ж напруги та хімічного складу); більший акумулятор просто заряджатиметься довше, ніж менший, але різниця в А·год не повинна перевищувати 25 відсотків. Європейські стартерні акумулятори маркуються в А·год; Північна Америка використовує резервну ємність (RC). RC відображає час розряду в хвилинах при розряді 25 А.

Струм холодного запуску (CCA)

Стартерні акумулятори, також відомі як SLI (starter light impelling - запалювання стартером), позначені літерою CCA. Число вказує на силу струму в амперах, яку акумулятор може видавати за температури –18°C (0°F). Американські та європейські норми дещо відрізняються.

Питома енергія та потужність

Питома енергія, або гравіметрична густина енергії, визначає ємність акумулятора у вазі (Вт·год/кг); густина енергії, або об'ємна густина енергії, відображає об'єм у літрах (Вт·год/л). Продукти, що потребують тривалого часу роботи при помірному навантаженні, оптимізовані для високої питомої енергії; здатність видавати високі струмові навантаження можна знехтувати.

Рисунок 1: Зв'язок між питомою енергією та питомою потужністю.

C-коефіцієнти

Швидкість заряджання (C-rate) визначає швидкість зарядки або розряду. При 1C акумулятор заряджається і розряджається струмом, що відповідає номіналу. При 0,5C струм зменшується вдвічі, а час подвоюється; при 0,1C струм становить одну десяту, а час збільшується в 10 разів.

Навантаження та потужність

Навантаження визначає струм, який споживається з акумулятора. Внутрішній опір акумулятора та стан розрядки (SoC) призводять до падіння напруги під навантаженням, що запускає кінець розряду. Потужність стосується струму, що вимірюється у ватах (Вт); енергія – це фізична робота з часом, виміряна у ват-годинах (Вт·год).

Ват – це активна потужність , яка вимірюється; ВА – це видима потужність , на яку впливає реактивне навантаження. При чисто резистивному навантаженні показники у ватах та ВА однакові; реактивне навантаження, таке як індуктивний двигун або люмінесцентна лампа, викликає фазовий зсув між напругою та струмом, що знижує коефіцієнт потужності (pf) з ідеального (1) до 0,7 або нижче. Розміри електропроводки та автоматичних вимикачів повинні базуватися на потужності у ВА.

Стан здоров'я (SoH)

Три основні показники стану акумулятора:

Ємність, здатність накопичувати енергію
Внутрішній опір, здатність подавати струм та
Саморозряд, що відображає механічну цілісність та умови, пов'язані з напруженням

Літій-іонний акумулятор показує стан заряду (SoH) у ємності. Внутрішній опір та саморозряд залишаються низькими за нормальних обставин. У споживчих товарах SoH зазвичай прихований від користувача; надається лише стан заряду (SoC).
SoH іноді поділяється на:

Абсолютний стан справності (ASoH), здатність зберігати задану енергію, коли акумулятор новий
Відносний стан справності (RSoH), доступна ємність зберігання, коли акумулятор несправний.

Стан заряду (SoC)

SoC відображає рівень заряду акумулятора; користувач, який показує рівень заряду акумулятора, з цим найбільше знайомий. Індикатор рівня заряду SoC може створювати хибне відчуття безпеки, оскільки хороший і розряджений акумулятор показує 100 відсотків при повній зарядці.
SoC іноді поділяється на:

Абсолютний стан заряду (ASoC) – здатність акумулятора витримувати заданий заряд, коли він новий.
Відносний стан здоров'я (RSoC), доступний рівень заряду з урахуванням поступового збільшення ємності.

Стан функціонування (SoF)

Стан заряду (SoF) відображає готовність акумулятора з точки зору корисної енергії, спостерігаючи стан заряду відносно доступної ємності. Це можна показати за допомогою триетапного індикатора палива, на якому корисна ємність відображається як накопичена енергія у формі заряду (RSoH); частина, яку можна заповнити, як порожня, а непридатна для використання частина, яку неможливо відновити, як несправна. SoF також може бути представлений значком акваріума для швидкої оцінки стану акумулятора. Триетапні індикатори палива рідко використовуються через побоювання підвищених гарантійних претензій. Деякі пристрої пропонують код доступу для обслуговуючого персоналу для зчитування SoF.

На рисунку 2 графічно показано стан акумулятора та стан зарядного пристрою.