Як тепло та навантаження впливають на термін служби акумулятора

Тепловий вплив на термін служби

Тепло – вбивця всіх акумуляторів, але високих температур не завжди можна уникнути. Це стосується акумулятора всередині ноутбука, стартерного акумулятора під капотом автомобіля та стаціонарних акумуляторів у бляшаному укритті під палючим сонцем. Як правило, кожне підвищення температури на 8°C (15°F) скорочує термін служби герметичного свинцево-кислотного акумулятора вдвічі. Це означає, що акумулятор VRLA для стаціонарного застосування, розрахований на 10 років при температурі 25°C (77°F), прослужить лише 5 років при постійному впливі температури 33°C (92°F) та 30 місяців при постійній температурі пустелі 41°C (106°F). Після пошкодження акумулятора теплом його ємність не можна відновити.

Свинцево-кислотні акумулятори AGM/GEL

Надійні свинцево-кислотні акумулятори для максимальної ефективності роботи

Акумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

 Є ідеальним вибором для застосувань, що вимагають надійного, довговічного і глибоко розрядного джерела живлення

Купити

Акумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Завдяки технологіям електрохімії, цей акумулятор витримує до 300 циклів розряду до 100%, що робить його відмінним для автономних електричних систем

Купити

AGM акумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Аг)

 AGM VRLA батарея з високим струмом розряду, спеціально розроблена для критичних навантажень у системах ДБЖ, телекомунікаціях та енергетиці.

Купити

Подивитися більше

Термостійкість стартерних акумуляторів

Згідно з дослідженням режиму відмови BCI 2010 року, стартерні акумулятори стали більш термостійкими. У дослідженні 2000 року підвищення температури на 7°C (12°F) зменшило термін служби акумулятора приблизно на один рік; у 2010 році допустиму температуру було розширено до 12°C (22°F). Інша статистика показує, що в 1962 році стартерний акумулятор служив 34 місяці, технічні вдосконалення збільшили термін служби у 2000 році до 41 місяця. У 2010 році BCI повідомив про середній вік стартерних акумуляторів 55 місяців, причому на холоднішій півночі цей термін становив 59 місяців, а на теплішому Півдні – 47 місяців. Розмовні свідчення 2015 року показали, що акумулятор, що зберігався в багажнику автомобіля, служив на один рік довше, ніж якщо його розміщували в моторному відсіку.

Циклічні навантаження та стартерні батареї

Термін служби акумулятора також залежить від активності, і він скорочується при частому розряді. Кілька разів на день запускають двигун, що створює незначне навантаження на стартерний акумулятор, але це змінює роботу системи старт-стоп мікрогібрида. Мікрогібрид вимикає двигун внутрішнього згоряння на червоному сигналі та перезапускає його, коли рух транспорту знову відновлюється, що призводить до приблизно 2000 мікроциклів на рік. Дані виробників показують, що ємність падає до 60% після 2 років використання. Для збільшення терміну служби автовиробники застосовують AGM та інші системи.

На рисунку 1 показано падіння ємності зі 100 відсотків до приблизно 50 відсотків після 700 мікроциклів розрядки-розрядки акумулятора. Модельований тест старт-стоп був проведений у лабораторіях Cadex. CCA залишається високим і показує зниження лише після приблизно 2000 циклів.

Рисунок 1: Падіння ємності стартерного акумулятора в конфігурації старт-стоп 
Ємність падає приблизно до 50 відсотків після 2 років використання. AGM-акумулятор є більш надійним.

Вирівнювальний заряд та стаціонарні акумулятори

Акумулятор був повністю заряджений, а потім розряджений до 70%, щоб імітувати SoC мікрогібрида в реальному житті. Потім акумулятор розряджався струмом 25 А протягом 40 секунд, щоб імітувати вимкнений двигун з увімкненими фарами. Щоб імітувати запуск стартера та рух, акумулятор короткочасно розряджався струмом 400 А, а потім заряджався. CCA вимірювався за допомогою Spectro CA-12.

При послідовному з'єднанні напруга кожного елемента має бути рівномірною, і це особливо важливо у великих стаціонарних акумуляторних системах. З часом окремі елементи виходять з ладу, але застосування вирівнювального заряду приблизно кожні 6 місяців має повернути елементи до схожого рівня напруги. Складність цієї послуги полягає в тому, щоб забезпечити правильне рішення для кожного елемента. Хоча вирівнювання заряду підживлює елементи, що потребують заряду, здоровий елемент перевантажується, якщо вирівнювальний заряд застосовується недбало. Гелеві та AGM акумулятори мають нижчу стійкість до перезаряду, ніж затоплений варіант, і застосовуються інші умови вирівнювання.

Свинцево-кислотні акумулятори у жаркому кліматі

Свинцево-кислотні акумулятори з затопленим повітрям є однією з найнадійніших систем і добре підходять для жаркого клімату. За належного обслуговування ці акумулятори служать до 20 років. Недоліками є необхідність поливу та гарної вентиляції.

Коли у 1980-х роках були представлені VRLA, виробники заявляли про термін служби, подібний до терміну служби затоплених систем, і телекомунікаційна галузь була спонукана перейти на ці акумулятори, що не потребують обслуговування. До середини 1990 років стало очевидним, що термін служби VRLA не дорівнює терміну служби затопленого типу; типовий термін служби VRLA становить 5–10 років, що менше половини терміну служби затопленого еквівалента. Крім того, було помічено, що вплив температур вище 40°C (104°F) на акумулятори VRLA може спричинити тепловий вихлоп через висихання.

Поломки автомобільних акумуляторів

Дослідження режимів відмови 2005 року було проведено компаніями Douglas, East Penn., Exide Technologies та Johnson Controls. Вибірковий пул акумуляторів включав 2681 акумулятор, протестований між 2003 і 2004 роками. Основні моменти включають:

• Термін служби батареї в середньому становив 50 місяців. Це покращення порівняно з попередніми роками, коли цей показник становив лише 41 місяць (2000) та 34 місяці (1962). Удосконалені матеріали подовжують термін служби батареї.
• Північні та південні райони Північної Америки мають різний термін служби. Батареї в теплішому кліматі розряджаються швидше, ніж у холодніших регіонах. Див. Рисунок 2.
• Коротке замикання елементів та відмови мережі є основними причинами виходу з ладу акумуляторів у цьому опитуванні.

Рисунок 2: Тип відмови як функція регіону, пов'язана з температурою
Батареї, що використовуються в північній частині Північної Америки, служать довше, ніж ті, що використовуються в південній.

Відмова європейського автомобільного акумулятора

На рисунку 3 підсумовано розподіл режимів відмов для понад 800 стартерних акумуляторів AGM, проведених компанією Johnson Controls Power Solutions EMEA. Результати були представлені на AABC Europe 2017 у Майнці, Німеччина.

Таблиця 1: Причини виходу з ладу AGM-акумуляторів

Співвідношення	Причина	Діагностика
47,8%	Масовий знос, нормальне використання	Втрата ємності, зростання опору. Оцінка ємності є найбільш прогнозною.
23%	Низький заряд акумулятора	Використовуйте вольтметр у розімкнутому колі, коли акумулятор розрядився
14,6%	Несправностей не знайдено	Кращі методи випробувань повертають ці акумулятори до експлуатації
12,5%	Високий внутрішній опір	Можна ідентифікувати за допомогою тестерів акумуляторів, що вимірюють внутрішній опір
1,6%	Пошкодження контейнера	У більшості випадків ремонт неможливий
0,5%	Виробничий дефект	Виробники стверджують, що більшість причин, пов'язаних з гарантією, зумовлені користувачем

 

Вищезазначене дослідження JCI, що визначає закінчення терміну служби акумулятора, дає результати, подібні до тесту, проведеного німецьким виробником автомобілів класу люкс приблизно у 2007 році, який включав 175 стартерних акумуляторів. У цьому тесті акумулятори, що зазнали теплового пошкодження (з високим внутрішнім опором), були виключені, а результати представлені на рисунку 4. Горизонтальна вісь позначає ємність, внутрішній опір, що корелює з CCA, знаходиться на вертикальній осі. CCA вимірювався відповідно до стандартів DIN та IEC.

Батарейні монітори

Відстежуй основні показники акумуляторів та будь у курсі стану твого акб

Батарейний монітор Victron BMV-700

Монітор підходить для AGM, GEL, а також літієвих батарей LiFePO4, і вимірює напругу, струм, спожиту ємність, час до розрядження, а також може опціонально відображати температуру батареї.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A

Це інтелектуальний шунт з функціями повноцінного батарейного монітору, який підключається до вашого смартфона або GX-пристрою через вбудований Bluetooth або VE.Direct порт.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A IP65

Вдосконалена версія популярного SmartShunt, розроблена для використання у вологих, пилових або морських умовах, з повним захистом корпусу за стандартом IP65

Купити

Подивитися більше

Кінець терміну служби більшості акумуляторів відбувається через проходження лінії ємності, розташованої ліворуч від зеленого поля на рисунку 4. Дуже мало акумуляторів виходять з ладу через падіння лінії CCA. Зниження ємності відбувається за нормального використання, здебільшого через втрату активної маси. Допоміжне живлення, таке як старт-стоп, нагрівальні елементи та механічні дії дверцят, прискорює втрату ємності. Збільшення внутрішнього опору є побічним ефектом втрати активної маси, але оцінка ємності є більш надійним предиктором кінця терміну служби. Це позначено сірою крапкою на акумуляторах.