Конструкция аккумулятора: устройство и принцип действия, зарядка

устройство и принцип действия, зарядка

Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 644 Опубликовано 20.05.2020

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцовый аккумулятор – такой тип химического источника тока, который основан на реакции свинца и серной кислоты. Его изобретателем считается Гастон Планте, а первое появление датируется 1859-1860 годами. В 1878 году устройство аккумулятора было усовершенствовано изобретателем Камиллом Фором, который предложил наносить на пластины свинцовый сурик – красно-оранжевый порошок, представляющий собой ортоплюмбат свинца. В том же веке Николай Николаевич Бенардос – русский инженер и изобретатель – покрыл пластины батареи губчатым свинцом, добившись увеличения мощности.

Чтобы узнать, какой процесс происходит в аккумуляторе во время его работы, необходимо подробно рассмотреть его устройство.

Конструкция современного кислотного аккумулятора включает в себя:

• корпус из кислотоупорного материала;
• электролит, представляющий собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде;
• анодные – положительные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых запрессован порошок диоксида свинца;
• катодные – отрицательные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых – губчатый свинец;
• сепараторы, выполненные из пористого, не контактирующего с кислотой материала и предназначенные для разделения положительно и отрицательно заряженных пластин и предупреждения короткого замыкания между ними
• крышку (обычно встречается в переносных батареях), для достижения герметичности упаковки залитая мастикой;
• бареток, соединяющих одноимённые пластины и служащих в качестве токоотвода;
• крепёжные и соединительные элементы.

СПРАВКА: специалисты из США нашли способ облегчить свинцово-кислотный аккумулятор, увеличив при этом коэффициент полезного действия (КПД) – вместо полностью свинцовых решёток инженеры предлагают использовать пластины из углеродного волокна со свинцовым покрытием.

Принцип действия свинцового аккумулятора заключается в следующем. Положительные и отрицательные электроды опущены в электролит, и при подключении источника тока к внешней цепи оксид свинца вступает в химическую реакцию с серной кислотой. По мере разрядки батареи на аноде окисляется свинец, а на катоде происходит процесс восстановления диоксида свинца. Также при уменьшении заряда в АКБ плотность электролита снижается из-за расхода серной кислоты и выделения воды. Но стоит учитывать, что в процессе зарядки устройства запускаются обратные процессы.

СПРАВКА: при перезаряде можно наблюдать нежелательное явление – кипение электролита, вызванное электролизом воды. Избегают его путём снижения зарядного тока при повышении напряжения.

Кислотные аккумуляторные батареи
Классификация	Вид
По конструкции анодов	· Поверхностные · Панцирные, трубчатые · Стержневые намазные · Решётчатые
По агрегатному состоянию электролита	· Жидкостный · Гелевый · Абсорбированный
По возможности обслуживания	· Обслуживаемый · Необслуживаемый · Малообслуживаемый
По назначению	· Стартерные · Тяговые · Промышленные

СПРАВКА: выделяют также EFB аккумуляторы, также использующие электролит в жидком виде, но обладающие лучшими техническими характеристиками, чем жидкостные.

Параметры батареи, тип, страну-производителя и прочую необходимую информацию пользователь может узнать через маркировку, не прибегая к техническому паспорту устройства.

В источниках тока, сделанных в России, обозначение происходит согласно ГОСТ, и шифр обязательно включает в себя (по порядку):

• количество банок в корпусе;
• обозначение типа, например, «СТ» – стартерная;
• ёмкость, измеряемая в А∙ч;
• материал и особенности конструкции.

ВНИМАНИЕ: последние буквы маркировки означают: «А» – общая крышка, «З» – заряженная и заправленная батарея, «Т» – материалом для корпуса служит термопласт, «М» – минеральная пластмасса, «Э» – эбонит, «П» – материалом для сепараторов служат полиэтилен или микроволокна.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Технические характеристики АКБ зависят от их типа. Для наглядности рассмотрены несколько наиболее используемых видов батарей:

• LA – обслуживаемые стартерные;
• VRLA – необслуживаемые, жидкостные;
• VRLA AGM – необслуживаемые, абсорбированные;
• VRLA GEL – необслуживаемые, гелевые;
• OPzV – необслуживаемые, трубчатые, гелевые;
• OPzS – малообслуживаемые, трубчатые.

Вид	LA	VRLA	VRLA AGM	VRLA GEL	OPzV	OPzS
Ёмкость, А∙ч	10-300	1-300	1-3000	1-3000	50-3500	50-3500
Оптимальная глубина разряда, %		30	<40	<50	<60	<60
Напряжение, Вольт	6, 12	4, 6, 12	2, 4, 6, 12	2, 6, 12	2	2
Диапазон рабочих температур, °С	-50…+70	-35…+60	-40…+70	-40…+70	-40…70	-40…70
Минимальное время заряда, ч	8-12	6-10	6-10	8-12	10-14	10-15
Саморазряд, %	3-5	2-3	1-2	1-2	1-2	1-2
Средняя стоимость за аккумулятор 12 В/100 А∙ч, $	70-150	200-250	250-380	350-500	1000-1400	1500-3500
Срок службы, лет	2-5	3-7	5-15	10-15	>20	>25

Благодаря умеренной цене и хорошим показателям, кислотные АКБ получили широкое распространение в технике. В сферу применения свинцовых источников тока входят:

• лёгкий и грузовой автотранспорт, включая сельскохозяйственную технику и моторные лодки;
• системы пожарной безопасности и охраны;
• системы аварийного энергоснабжения;
• системы энергоснабжения в областях, удалённых от стационарной электрической сети;
• контрольно-измерительные приборы для торговли и малого бизнеса;
• источники бесперебойного питания (ИБП) для компьютерной техники;
• запасные источники энергии;
• слаботочные системы;
• инвалидные кресла с электроприводом.

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

К безоговорочным плюсам свинцово-кислотных АКБ относят относительно низкую стоимость вследствие простоты и дешевизны производства, а также низкий показатель саморазряда, что свидетельствует о долговечности батарей. Кроме этого, кислотные источники тока просты в эксплуатации и обслуживании, не имеют эффекта памяти и могут производить пусковой ток высоких значений, не просаживая напряжение питания.

Ввиду использования проверенной временем технологии аккумуляторы универсальны и могут применяться для выполнения широкого спектра задач.

Минусы свинцовых батарей в сумме составляют большой перечень, однако не перекрывают их преимущества. Одним из первых недостатков пользователи называют внушительные габаритные размеры и массу, что зачастую неприемлемо при эксплуатации. При этом если рассматривать весо-энергетическую плотность, то значение энергоёмкости снижается. Количество циклов разряда у АКБ ограничено, а её производство экологически небезопасно из-за свинца. Более того аккумулятор должен храниться в хорошо вентилируемом помещении и не испытывать резких изменений температур, особенно минусовых.

Очевидно, что чем ниже температура окружающей среды, тем быстрее может разрядиться аккумулятор. Однако в кислотных устройствах рабочие параметры снижаются с меньшей скоростью, что отличает его от других типов аккумуляторов. По статистике, начиная понижать температуру с 20°С на один градус, можно заметить потерю показателя ёмкости на 1%.

Таким образом, значение ёмкости при нуле не превысит 80%, а при -20°С – 60%.

Свинцовые АКБ отличаются от других типов химических источников тока своими преимуществами и недостатками, но так как сами кислотные батареи подразделяются на несколько видов, следует рассмотреть особенности каждого из них и выявить характерные отличия.

Классификация по агрегатному состоянию электролита	Особенности
Жидкостные	· потребность в регулярном обслуживании; · расположение только вертикально; · ресурс не превышает 500 циклов полного заряда и разряда; · необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 50%
EFB	· потребность в регулярном обслуживании; · расположение только вертикально; · ресурс не превышает 1000 циклов полного заряда и разряда; · необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 60%
Гелевые	· нет потребности в обслуживании; · увеличенный ресурс работы и повышена устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам по сравнению с жидкостными
AGM (абсорбированные)	· нет потребности в обслуживании; · заряжать можно в 5 раз быстрее, чем другие типы, но важно соблюдать правила зарядки; · ресурс не превышает 600 циклов полного заряда и разряда
AGM+	· ресурс не превышает 1200 циклов полного заряда и разряда; · уменьшенное внутреннее сопротивление

Как обслуживать свинцово-кислотный аккумулятор

По статистике 80% неполадок аккумулятора заключается в его сульфатации, появившейся из-за отсутствия технического обслуживания. Как проверить аккумулятор читайте здесь.

Чтобы предотвратить этот процесс, достаточно регулярно выполнять три процедуры:

• контролировать уровень дистиллированной воды;
• поддерживать чистоту;
• выравнивать заряд.

Как восстановить аккумулятор и убрать потерю емкости, читайте тут.

В процессе работы часть электролита испаряется, концентрация серной кислоты увеличивается, а уровень жидкости в банке понижается, что становится причиной контакта железных пластин с воздухом. Во избежание повреждения ячеек электродов нужно следить за количеством электролита и при необходимости добавлять в банку батареи дистиллированную воду.

СПРАВКА: доливать жидкость необходимо после полной зарядки АКБ.

Пользователи знают, насколько важна чистота АКБ: наличие грязи, пыли, подтёков кислоты может поспособствовать возникновению тока утечки, и аккумулятор разрядится и разбалансируется. Поэтому необходимо регулярно проводить чистку батареи, например, при помощи пароочистителя.

Чем чаще используется источник тока, тем больше ёмкость его ячеек будет отличаться друг от друга, что обязательно приведёт к проблемам в режиме зарядки. Чтобы урегулировать ситуацию, специалисты советуют пользоваться выравнивающим зарядным устройством, которое подаёт слабый ток и увеличивает время процесса на несколько часов, однако позволяет заряду распределиться равномерно и до 100% пополнить энергию.

Стандартное время зарядки пустой батареи составляет 10-12 часов. При этом крайне важно выставлять ток значением до 10% от ёмкости батареи. Обычно схема питания АКБ состоит из двух этапов: на первом аккумулятор заряжается постоянным током, на второй – постоянным напряжением.

Чтобы осуществить проверку работоспособности, существует множество способов, как традиционных, так и современных. К последним относится контроль системы при помощи электронных тестеров, которые показывают более правильные результаты, но могут оказаться дорогостоящими. Конечно, без подобного оборудования не обойтись при проверке современных герметичных аккумуляторов. Но для более традиционных устройств подойдут простые методы, проверенные временем.

1. Контроль плотности жидкости. При помощи ареометра нужно зарегистрировать значение плотности и сравнить с эталонными показателями. Для обеспечения нормальной работы параметр должен быть не ниже 1,23 г/см³, но не выше 1,4 г/см³.
2. Контроль уровня электролита. Жидкость должна полностью покрывать свинцовые пластины и возвышаться на 1-1,5 см.
3. Контроль с помощью нагрузочной вилки. Данное устройство измеряет напряжение АКБ под действием силы тока в десятки и сотни ампер. Такой метод весьма качественен для определения работоспособности батареи, однако, в случае частого использования нагрузочной вилки существует вероятность износа аккумулятора.

устройство, принцип работы, характеристики автомобильного аккумулятора

Знаете ли вы, что первые автомобили были именно электрическими и использовали свинцово-кислотные аккумуляторы? То, что мы привыкли считать машинами будущего – электромобили – появились до изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор прошло больше 100 лет, но современный АКБ автомобильный изменился только качественно, оставшись принципиально таким же, как и столетие назад.

Сегодня аккумулятор в автомобиле считается расходником, требующим периодической замены. Сколько именно проработает АКБ – вопрос к качеству изготовления, режиму работы, даже к состоянию дорог, но рано или поздно его меняют на «свежий». Какие функции он выполняет, какие характеристики может иметь, как выбирать и как продлить жизнь аккумулятору – читайте в этой статье.

Что такое аккумулятор (АКБ) и для чего он нужен?

Современные автомобили всё больше становятся похожи на сложные электронные гаджеты: умное управление, всевозможные «помощники», автоматическая парковка и даже автопилот – это только небольшая часть той цифровой «начинки», которой богат автомобиль. И всё это счастье постоянно нуждается в электроэнергии, которую нужно постоянно откуда-то добывать. Именно хранилищем энергии, откуда ее можно взять в любой момент, и выступает АКБ. Да, он выполняет свою четкую функцию: накапливает заряд, затем отдает и дальше снова накапливает. Отличный вариант!

Само понятие аккумулятора нам уже настолько привычно, что глупо спрашивать, зачем он нужен. Однако на удивление мало людей могут точно сказать, для чего именно служит аккумуляторная батарея в автомобиле.

Ее назначение можно описать в трех пунктах.

1. Аккумулятор обеспечивает энергию для запуска двигателя на старте.
2. Аккумулятор служит резервным источником энергии, когда она требуется сверх того, что может дать генератор (например, при включении автомобильного кондиционера).
3. Аккумулятор питает электроприборы, когда двигатель выключен и генератор не работает. Например, видеорегистратор, сигнализацию, свет и т.д.

Устройство и принцип работы АКБ

Устройство автомобильного аккумулятора

Тот, кто хоть раз держал в руках аккумулятор автомобиля, знает, как много весит это устройство. Причина в том, что корпус его плотно заполнен элементами, содержащими свинец.

Устройство аккумулятора.

Для легковых автомобилей, требующих 12-вольтных АКБ, используется стандартная схема компоновки.

1. Шесть элементов по 2 вольта (их обычно называют банками) объединены в общий корпус.
2. Каждый из элементов состоит из положительных и отрицательных электродов: свинцовых решеток, в которые «впечатано» активное вещество. Электроды разделены между собой сепараторами, так что не соприкасаются друг с другом.
3. И всё это залито электролитом – смесью воды и серной кислоты.

Активное вещество на решетках отличается по составу: для анода (положительного электрода) используется диоксид свинца, для катода (это отрицательный электрод) – губчатый свинец. В обоих случаях к свинцовым компонентам добавлены вспомогательные вещества (лигатуры), улучшающие работу аккумулятора.

Принцип работы.

Принцип работы АКБ

В том виде, который описан выше, аккумулятор считается «заряженным». При подключении к выводам батареи любого устройства, требующего энергии, начинается реакция свинцовых компонентов с оксидом серы и водой. Сера и свинец вступают в реакцию и преобразуются в сульфат свинца и воду. Кислоты в электролите становится меньше, воды – больше, плотность электролита снижается и через некоторое время концентрации серы не хватает на то, чтобы реагировать со свинцовыми компонентами. Аккумулятор разряжается.

Процессы разряда и заряда АКБ

При подаче электроэнергии для зарядки АКБ происходит обратный процесс — сульфат свинца, осевший на пластинах, разлагается на оксид свинца и серную кислоту, которая выделяется обратно в электролит. Восстанавливается изначальная плотность электролита, а на пластинах остается активное вещество – батарея заряжена. Ниже представлен короткий и понятный видео-урок по устройству и принцип работы аккумуляторной батареи.

Виды аккумуляторов

В попытке улучшить характеристики автомобильных аккумуляторов инженеры перепробовали множество способов. В итоге сегодня мы имеем различные типы АКБ, которые различаются по химическому составу активных компонентов и конструкции.

Классификация по составу активного вещества

В первых аккумуляторах использовались свинцовые пластины, однако такая конструкция довольно быстро перестала устраивать инженеров и потребителей: тяжелая, малоэффективная, недолговечная.

1. Первым улучшением стало добавление сурьмы к свинцу, что серьезно продлило срок службы батареи.
2. Следующий этап – уменьшение процентного содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход позволил создать малообслуживаемые аккумуляторы: в них уже намного реже требовался долив воды.
3. Затем для покрытия пластин начал использоваться металлический кальций – так появились кальциевые АКБ (они же Са-Са). Кальций серьезно изменил параметры эксплуатации батарей: в прежних моделях потери воды из-за электролиза на 12 В требовали постоянного долива, а кальциевые лигатуры позволили повысить этот порог до 16 В. Благодаря этому появилась возможность делать необслуживаемые аккумуляторы в полностью герметичном, неразборном корпусе.

Но кальциевые батареи имеют и огромный минус: чувствительность к полному разряду. Сульфат кальция, который оседает на электродах, не разлагается полностью при зарядке, а это значит, что один глубокий разряд батареи способен ее «убить».

Самым современным решением стали гибридные аккумуляторы (они же Са+): кальциевые добавки есть только на положительном электроде (поскольку именно на нём происходит разложение воды при электролизе), а отрицательный покрыт малосурьмянистым свинцом.

Классификация по типу электролита

Обычная жидкостная технология, при которой в аккумулятор заливался раствор кислоты и воды, вызывала много нареканий. Например, чувствительность к наклонам и вибрации. Необходимость обслуживать аккумулятор тоже не добавляла удовольствия от его эксплуатации. В общем, этой технологии было, куда расти.

На смену пришла AGM технология. В AGM аккумуляторе электролит «связывается» волокнистыми прослойками-сепараторами. Таким образом аккумулятор получает дополнительные преимущества: сепараторы сжимают активный слой и не дают ему отставать от пластин, имеют большую проводимость, чем жидкость и способствуют выдаче более мощного тока.

Технические (рабочие) характеристики автомобильных аккумуляторов

У АКБ для автомобиля довольно много рабочих параметров, которые важны при выборе батареи. Ошибешься хоть в одном из них – и аккумулятор нельзя будет использовать. Основные характеристики.

• Емкость, Ач (ампер*час).
• Пусковой ток, А (ампер).
• Полярность.
• Исполнение корпуса.
• Тип клемм.
• Тип крепления.

Номинальная емкость аккумулятора

Емкостью батареи называют количество электроэнергии, которую аккумулятор может отдавать в течение определенного времени. Измеряется в Ач (ампер в час). Это один из основных параметров не только автомобильного, а вообще любого аккумулятора. Чем выше этот показатель, тем дольше батарея сможет поддерживать работу электроприборов автомобиля во время стоянки.

Для обычного легкового автомобиля с двигателем до 2 л. обычно нужна батарея 60 Ач, и чем больше оборудования в машине, тем более емким должен быть аккумулятор. При выборе лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и если хочется взять АКБ с большей емкостью, то превышать рекомендуемую не более, чем на 5 Ач.

Пусковой ток

Он же ток холодной прокрутки – показатель того, как аккумулятор справится с самой сложной задачей: запуском двигателя на морозе. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре «-18» градусов. Чем выше этот показатель, тем больше шансов завести свою машину зимним утром.

Например, для запуска бензинового двигателя понадобится минимум 255А, для дизельного – не менее 300А. Именно за увеличение мощности пускового тока сражаются конструкторы аккумуляторов, и именно за более высокую пусковую мощность автолюбители ценят AGM аккумуляторы. Можно даже сказать, что чем выше пусковой ток батареи – тем выше ее качество вообще.

Полярность

Полярность называют расположение клемм на корпусе аккумулятора. Это важная характеристика, поскольку неправильно выбранный АКБ просто невозможно будет подключить.

Чтобы определить полярность, нужно поставить аккумулятор так, чтобы нормально читались надписи на крышке («лицом» к себе), и посмотреть, с какой стороны находится плюсовая клемма.

• Плюсовая клемма справа – полярность обратная, она же европейская, она же маркируется как «R» или «0».
• Плюсовая клемма слева – полярность прямая, она же российская, она же «L» или «1».

Есть аккумуляторы с универсальной полярностью, то есть клеммы располагаются посредине коротких сторон корпуса или по диагонали. Однако такие модели встречаются редко. Чаще всего на автомобили российского производства нужны аккумуляторы с прямой полярностью, а на европейского и азиатского – с обратной.

Исполнение корпуса

Конструкторы, создавая автомобили, разрабатывали и все комплектующие к ним. В итоге традиционно появились два типа корпусов аккумуляторов: европейский и азиатский.

1. У АКБ с европейским типом корпуса клеммы находятся в углублении, так что их верхний край не выступает над плоскостью крышки. Иногда клеммы даже прикрыты специальными крышечками, так что дополнительно защищены от внешних факторов.
2. Азиатский тип корпуса – это коробка, у которой клеммы «растут» из верхней крышки. То есть, именно верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора.

Важен ли этот фактор? Конечно, удобней использовать такой АКБ, который предусмотрен производителем. Но в крайнем случае исполнением корпуса можно пренебречь, если остальные характеристики совпадают.

Нужно только помнить, что европейские производители указывают габаритные размеры аккумулятора по корпусу, а вот азиатские могут указывать высоту батареи с учетом клемм или без них.

Тип и размер клемм

Еще одна характеристика, с которой нужно свериться при выборе аккумулятора – толщина клемм для подключения. Они бывают двух типов: стандартные и тонкие.

1. Стандартные клеммы, они же европейские, более толстые: плюсовая 19,5 мм, минусовая 17,9 мм в диаметре;
2. Тонкие клеммы, они же азиатские: плюсовая 12,7 мм, минусовая 11,1 мм в диаметре.

В обоих стандартах плюсовая клемма всегда толще, чтобы не перепутать полярность подключения.

Тип крепления

И, наконец, днищевое крепление, оно же «юбка» аккумулятора – это планки с отверстиями под крепеж, расположенные в нижней части корпуса.

Каким бы тяжелым ни был аккумулятор, крепить его надо. Поэтому тип крепления важен при выборе, ведь он влияет на общие габариты корпуса. Существует 3 типа крепления.

1. Верхнее крепление специальной прижимной скобой, без фиксации за днище, маркируется В00.
2. Крепление по двум сторонам, когда ланки есть только на широких сторонах корпуса, а на торцевых отсутствует, маркируется В01.
3. Крепление по периметру, когда «юбка» идет по всем четырем сторонам, маркируется В13.

В принципе, если в автомобиле предусмотрено только верхнее крепление, поставить ему можно любую батарею, лишь бы вошла по размеру, если нет другого выхода. А вот в обратную сторону эта лазейка не работает, придется подбирать подходящее днищевое крепление.

Рейтинг ТОП аккумуляторов

Много брендов, много советов, трудный выбор – с такими проблемами сталкиваются покупатели. Предлагаем небольшой, наш, субъективный рейтинг торговых марок АКБ.

1. Первое место по уровню качества и долговечности по праву занимают ОЕМ аккумуляторы. ОЕМ – это аналог детали, которая была установлена с завода. Конечно, за аккумулятор, на котором гордо красуется логотип Mercedes или Honda, придется выложить намного больше, чем за любой другой бренд, но результат того стоит. Самые популярные на рынке бренды аккумуляторов – Varta и Bosch. Они заслужили репутацию надежных безотказных батарей, добросовестно отрабатывающих каждую вложенную копейку.
2. Среди любителей заплатить поменьше, а получить побольше особо ценится бренд Topla. Это, конечно, не Бош, но вполне может порадовать долгой службой.
3. А замыкают наш хит-парад бюджетные бренды Sada, Styer, Bi-Power и Ista. Они хоть и не дорогие, но вполне способны порадовать стабильной работой. Можно вспомнить о них, когда аккумулятор нужен срочно, а денег мало.

Советы по эксплуатации и обслуживанию АКБ

Чтобы аккумулятор проработал как можно дольше, нужно уделять ему совсем немного внимания. Вот несколько советов по эксплуатации автомобильного АКБ.

1. Глубокий разряд – враг батареи. Каждый раз, когда аккумулятор разряжается «в ноль», происходит необратимая сульфатация электродов, особенно от этого страдают кальциевые батареи. Периодически желательно полностью заряжать бат специальным зарядным устройством и ни в коем случае не допускать полной разрядки.
2. Второй враг – вибрация. От сильной тряски и регулярных ударов с пластин осыпается активный слой. AGM аккумуляторы меньше от этого страдают, жидкостные – больше.
3. Клеммы аккумулятора склонны к окислению, что ухудшает контакт. Периодически нужно обращать внимание на состояние клемм и при необходимости очищать их от окислов.
4. Обращайте внимание на корпус батареи. Грязь, масло, влага способствуют утечке тока и саморазряду.
5. Неполадки в электросети могут вывести из строя и батарею. Особенно проблемы со стартером и генератором – смежными элементами.
6. Вздутый корпус со следами электролита говорит о том, что пора покупать новый АКБ. Поврежденным аккумулятором пользоваться нельзя!

Заключение

Нормально работающий автомобильный аккумулятор избавляет от множества проблем и нервотрёпки. Работоспособность батареи особенно важна зимой, когда нагрузки возрастают в несколько раз. Именно поэтому автовладельцы стараются менять «уставший» АКБ во время осеннего ТО: и спокойней, и дешевле, не придется лишний раз этим заниматься. А вы давно проверяли свой аккумулятор?

Устройство автомобильного аккумулятора: фото, видео

Аккумуляторная батарея – основной элемент бытовых приборов, садовых агрегатов, автомобилей, некоторой спецтехники. Хотя для техники, отличающейся функционалом, применяются разные аккумуляторы, их принципы работы схожи, подобны они и комплектацией.

Изучение базовых элементов АКБ, особенностей их взаимодействия дает возможность избавиться от проблем, возникающих в процессе использования, во время восстановления, замены отдельных компонентов. Разобравшись в том, как устроен аккумулятор, как он функционирует, несложно поддерживать его в работоспособном виде 3–5 лет.

Для чего предназначена АКБ?

Аккумуляторная батарея, работающая в связке с генератором, представляет собой основной источник электроэнергии. Она предназначена для выполнения таких функций:

• Быстрый запуск двигателя. В момент запуска посредством АКБ на стартер подается питание.
• Подпитка основных элементов в тот момент, когда двигатель в автомобиле не функционирует.
• Постоянная подача питания в тот момент, когда наступает перегрузка генератора. Такое возможно только при условии, что генератор практически вышел из строя.
• Сглаживания скачков электрического тока, которые возникают в бортовой сети. Это способствует тому, что автомобильный аккумулятор функционирует лучше.

Принимая во внимание назначение аккумуляторной батареи, выполняя основные рекомендации, можно увеличить срок ее использования.

Просмотрите видео про устройство аккумуляторы и для чего он нужен.

Основные характеристики аккумуляторной батареи

Изучение характеристики аккумулятора дает возможность понять, в каких условиях можно эксплуатировать устройство, какие параметры нужно поддерживать.

• Емкость стандартного автомобильного аккумулятора. Данная характеристика позволяет установить, какое количество энергии может отдать устройство. Для отслеживания данной величины можно использовать нагрузочную вилку или же иные приборы, работающие автономно. И такую проверку необходимо периодически осуществлять, чтобы понимать, в каком состоянии агрегат.
• Пусковой ток. На все аккумуляторные батареи производители наносят этот параметр. Зная, какой ток в аккумуляторе, владельцы автомобилей поддерживают заданный показатель.
• Электродвижущая сила. Отображает напряжение в определенный момент времени на клеммах. Для установления характеристики аккумуляторных батарей применяются мультиметры. ЭДС во многом зависит от плотности, состава электролита.
• Уровень сопротивления. Эта характеристика зависит от температуры, величины заряда, состояния пластин и крепежных деталей. Для автомобиля технические характеристики эти не менее значимы.
• Полярность. Автомобили комплектуются аккумуляторами, которые имеют обратную (европейские модели) или прямую (российские модели) полярность. Определить тип автомобильных источников питания несложно. Для этого нужно обратить внимание на расположение клемм.
• Период хранения и эксплуатации. В технической документации фиксируются сроки. Для того чтобы их немного увеличить, нужно ответственно подходить к процессу использования, соблюдать правила обслуживания. От точности выполнения установленных правил зависит, в каком состоянии будут аккумуляторы и характеристики.

Все вышеперечисленные характеристики аккумуляторов необходимо учитывать при подборе нового устройства.

Особенности технологического исполнения

Изучая характеристики аккумуляторов, нужно обратить внимание и на технологическое исполнение. Все АКБ разделены на такие модели:

1. Обслуживаемые. Допускается замены банок, других элементов. Сейчас их не выпускают.
2. Необслуживаемые. Они выделяются повышенной силой пускового тока, продолжительностью использования. Потребности в их обслуживании нет.
3. Минимально обслуживаемые. К данному типу относят большую часть представленных на рынке источников питания. Такие устройства выделяются идеальной ценой и оптимальными для использования характеристиками.

Саморазряд АКБ

Процесс снижения емкости во время простоя источника питания называется саморазрядом. Основная причина его возникновения – окислительно-восстановительные процессы, которые протекают на электродах. Спровоцировать саморазряд может и загрязнение.

Саморазряд имеет определенные особенности:

• Вероятность его возникновения при низкой температуре минимальна. Поэтому для хранения источника питания лучше использовать сухие и прохладные места.
• Активность саморазряда повышается при ухудшении работы аккумулятора.

Устройство аккумулятора автомобиля

Большинство легковых автотранспортных средств оснащено свинцово-кислотными батареями. При этом устройство автомобильного аккумулятора постоянно модернизируется, совершенствуется. Изучение основных компонентов агрегата избавит от сложностей.

Основой любой АКБ является гальванический элемент, состоящих из двух электродов, отличающихся полярностью. Для подготовки электродов, включенных в состав источника питания, применены решетчатые свинцовые пластины.

Не менее важный компонент – электролит, включающий серную кислоту, дистиллированную воду. Электродный блок омывается этим составом.

Сепаратор, сосредоточенный между электродами, предназначен для предотвращения их соприкосновения. Для его подготовки использовано пористое сырье. Сепаратор не влияет на циркуляцию электролитной смеси, поэтому и параметры автомобильной акб не меняются.

Для соединения отдельных компонентов источника питания, создания выводов используются подготовленные из свинца перемычки. Их включают в устройство батареи практически все изготовители. Полярные выводы отличаются габаритами, поэтому и вероятность неправильного подключения снижается.

Корпус предназначен для создания целостной конструкции и обеспечения удобства эксплуатации аккумулятора автомобиля. Для его изготовления применяют сырье, обладающее определенными качествами:

• Стойкость. Состояние корпуса не меняется под действием химических веществ, влаги, температуры.
• Надежность.
• Прочность. Корпус, как и радиаторы, выдерживает определенные нагрузки.

Компании, модернизирующие устройство аккумулятора автомобиля, пользуются полипропиленом и другими синтетическими материалами, которые обладают схожими свойствами, во время изготовления основы.

Из чего состоит корпус? В его состав включен моноблок, в котором располагаются все компоненты, а также герметичная крышка.

Устройство старой аккумуляторной батареи отличалось тем, что гальванические компоненты были дополнены пробками. Для добавления дистиллированной воды они изымались.

В современных устройствах такие действия осуществляются по-другому. Ведь устройство и принцип работы отличается.

Дополнительные элементы

В работающих источниках питания протекают химические реакции, способствующие образованию газа. Для того чтобы снизить его негативное влияние, некоторые производители оснащают батарею газоотводом. Отвод выполняется в определенную сторону. Все зависит от того, какой тип источника питания использован для комплектации авто, где он сосредоточен.

Изучая устройство автомобильного аккумулятора, проверяя его состояние, автомобилисты предотвращают появление проблем. Отслеживание состояния пластин, электролита – задача ответственных водителей.

Принцип работы аккумулятора в автомобиле

Ознакомившись со строением, необходимо изучить и принцип работы аккумулятора. Только выполнение установленных правил обеспечит продолжительную эксплуатацию.

Основные моменты

Как только к АКБ подключаются потребители, свинец, из которого изготовлены пластины, вступает в реакцию с электролитом (серной кислотой). В итоге, формируется вода, а также сульфат свинца. Из-за того, что образуется вода, электролит становится менее плотным.

При подключении кислотных аккумуляторов к источнику питания вода постепенно испаряется, а плотность электролита возрастает. Поскольку сульфат свинца растворяется не полностью, пластины окисляются постоянно.

От того, насколько большое количество энергии отдается, зависит толщина формирующегося свинцового налета. Со временем толщина налета начинает влиять на количество вырабатываемой энергии, работу автомобильной аккумуляторной батареи. Поэтому допускать разрядку не стоит.

Для зарядки применяют специальное сетевое устройство или же генератор. Второй вариант используется чаще, поскольку посредством генератора поддерживается максимальный ток разряда, приемлемая мощность. Применяя для зарядки сетевое оборудование, необходимо следить за температурными показателями, уровнем влажности, величиной тока и напряжения.

Разряд АКБ

Процесс разрядки источника питания заключается в передаче электроэнергии бортовой сети. Параллельно процент воды, присутствующий в электролите, увеличивается, а уровень серной кислоты снижается. Разряд новой аккумуляторной батареи занимает больше времени, чем разряд старой.

Заряд АКБ

Процесс зарядки автомобильной батареи – накопление определенного количества электрической энергии, которая в дальнейшем преобразуется в химическую.

Зарядка АКБ начинается с того момента, как запускается двигатель автотранспортного средства и начинает работать генератор. Современные машины оснащаются высоковольтными батареями, от которых и заряжаются аккумуляторы. И это нужно учитывать, изучая принцип действия аккумулятора.

Процесс зарядки, разрядки влияет на то, как работает автомобильный аккумулятор, насколько быстро запускается двигатель.

Правила эксплуатации автомобильного аккумулятора

Выполнение нескольких правил позволит эксплуатировать АКБ дольше.

1. Не допускается полная разрядка аккумулятора автомобильного. Нормальная эксплуатация источника питания заключается в постоянной подзарядке. Если полной разрядки АКБ избежать не удалось, приступать к зарядке необходимо быстро. В противном случае, емкость начнет стремительно снижаться.
2. Поступающее от генератора напряжения варьируется в диапазоне 13–14В, какой бы режим работы ни был выбран. На клеммах источника питания напряжение – 13В и выше. Уровень заряда неэксплуатируемых автоаккумуляторов не менее значим.
3. Подключаться к источнику питания при неработающем моторе нежелательно. Это способствует быстрой разрядке автомобильного аккумулятора. К потребителям причислен климат-контроль, фары, акустика.
4. С источника питания обязательно удаляется пыль, грязь, дабы исключить быстрый саморазряд. С клемм нужно убирать окислы, которые затрудняют процесс запуска мотора. Они способствуют снижению напряжения, появлению проблем с мощностью.
5. Вибрация наносит вред аккумуляторной батареи. Поэтому периодически должна выполнять проверка крепежа. Минимальные смещения провоцируют нарушения, появление дефектов.
6. Техническое обслуживание, изучение принципа работы современного автомобильного аккумулятора выполняется только при отключенной «массе».
7. Полностью или частично разряженный аккумулятор нельзя оставлять при отрицательной температуре на улице. Ведь в состав электролита входит дистиллированная вода, которая замерзает в мороз.
8. Ежегодно источник питания передается в сервисный центр. Здесь проводятся проверки, ремонтные работы.

Продолжительность эксплуатации щелочного, кислотного автомобильного аккумулятора зависит от:

• Правильности выполнения внесенных в техническую документацию требований.
• Поддержания требуемого заряда.
• Своевременности очистки, профилактического осмотра.

Только у автомобилистов, уделяющих внимание вышеперечисленным правилам, нет никаких проблем с автоаккумуляторами в течение установленного изготовителями срока. Ведь они соблюдают рекомендации, проходят ежегодный техосмотр, проверяют источник питания.

Интересное видео по устройству аккумулятора

Устройство н принцип действия простейшего аккумулятора.

Простейший аккумулятор состоит из емкости с помещенными в нее двумя свинцовыми пластинами, не соприкасающимися друг с другом. В сосуд заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды с добавлением химически чистой серной кислоты в определенной про-порции. Уровень электролита должен превышать высоту пластин, что обеспечивает полное использование их поверхности. Подготовленный таким образом аккумулятор заряжается от источника постоянного тока генератора путем соединения одной пластины с положительным, а другой с отрицательным полюсом .

При прохождении тока через пластины и электролит (заряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, что выражается в образовании налета активной массы на поверхности пластин. На положительной пластине образуется перекись свинца коричневого цвета, а на отрицательной губчатый свинец серого цвета.

При включении в цепь аккумулятора какого-либо потребителя (лампы) происходит обратный процесс превращения химической энергии в электрическую, и аккумулятор постепенно разряжается. При этом активная масса на той и другой пластинах превращается в сернокислый свинец (рис. 2.1 б), а плотность электролита уменьшается. После полного разряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его восстанавливается.

Для увеличения емкости аккумулятора (запаса электроэнергии) в нем устанавливают большое количество решетчатых пластин, заполненных активной массой и составляющих два полублока . При этом для изоляции между положительными и отрицательными пластинами устанавливаются сепараторы.

Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двух вольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в электрической цепи рабочего напряжения 12 В, необходимого для питания всех потребителей на автомобиле.

Устройство аккумуляторной батареи (рис. 2.2). Аккумуляторная батарея имеет полипропиленовый полупрозрачный корпус, разделенный перегородками на шесть отсеков, представляющих собой отдельные аккумуляторы. Сверху аккумуляторы закрыты общей полипропиленовой крышкой, приваренной к корпусу ультразвуковой сваркой. В крышке имеются отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор и для прохода двух полюсных выводов батареи (плюсового и минусового).

Каждый аккумулятор состоит из двух полу блоков чередующихся пластин: положительных и отрицательных. Пластины одинаковой полярности приварены к меж элементным соединениям (борнам), которые служат для крепления пластин и выводов тока и соединяют аккумуляторы батареи между собой. Решетки пластин отлиты из сплава свинца с добавлением кальция и сурьмы, что замедляет процесс разложения электролита и саморазряд аккумуляторов.

Для увеличения емкости в решетку пластин впрессовывают активную массу, приготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца — свинцового сурика (РЬ304) и свинцового глета (РЬО) — для положительных пластин и свинцового порошка для отрицательных пластин. Одноименные пластины соединяются в полу блоки, заканчивающиеся выводными полюсными штырями. Полу блоки с положительными и отрицательными пластинами собирают в блок таким образом, что положительные пластины располагаются между отрицательными, поэтому последних обычно на одну больше. Это позволяет лучше использовать двустороннюю активную массу крайних положительных пластин и предохраняет их от коробления и разрушения.

Положительные пластины аккумулятора помещаются в сепараторы, изготовленные в виде конвертов из тонкого пластикового микропористого материала. Это исключает их короткое замыкание отрицательными пластинами, а малая толщина и большая пористость сепараторов облегчают прохождение через них электролита, снижают внутреннее сопротивление и обеспечивают получение разрядного тока большой силы. Кроме того, это исключает короткое замыкание пластин выпадающей активной массой, позволяет устанавливать блоки пластин непосредственно на днище бака без ребер и значительно увеличить объем электролита над пластинами и тем самым увеличить срок доливки дистиллированной воды при эксплуатации автомобиля.

Для облегчения проверки уровня электролита в каждом аккумуляторе у заливных отверстий снизу имеются трубчатые индикаторы (тубусы). Нижний срез индикатора находится на требуемой высоте от уровня пластин. При нормальном уровне поверхность электролита образует четко видимый через наливное отверстие мениск (эллипс). Кроме того, на полупрозрачном пластмассовом корпусе аккумуляторной батареи могут быть метки «MIN» и «МАХ», между которыми должен находиться уровень электролита.

Полу блоки положительных и отрицательных пластин отдельных аккумуляторов соединены между собой меж- элементными соединениями, проходящими через пластмассовые перегородки. И соединяются соответственно с положительным и отрицательным выводами батареи.

Выводы большинства отечественных и импортных аккумуляторных батарей имеют конусную форму, обеспечивающую сохранение надежного контакта с клеммами проводов при износе их в процессе эксплуатации, и имеют стандартные размеры. Причем положительный вывод батареи по диаметру больше отрицательного, что исключает возможность нарушения полярности при установке батарей на автомобиль.

На верхней поверхности батареи расположены отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор батареи, закрываемые пробками. Пробки имеют вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся в процессе работы батареи. У новых незалитых батарей вентиляционные отверстия закрыты специальными герметизирующими приливами, которые при заливке в батарею электролита удаляются (срезаются).

 

Технические характеристики аккумуляторной батареи (АКБ). Емкость — это количество электричества в ампер- часах (А-ч), которое способна отдать полностью заряженная батарея при непрерывном 20-часовом разряде с постоянной силой тока, численно равной 0,05 емкости батареи, до напряжения на выводных клеммах АКБ 10,5 В.

Во время пользования АКБ нельзя допускать снижения напряжения ниже 10,2 Б, так как это приведет к ее порче.

Чем больше сила разрядного тока, тем меньше становится емкость АКБ. Емкость зависит также от размера пластин аккумулятора и их числа, от количества активной массы, а также от температуры электролита.

ЭДС батареи — это разность потенциалов на ее выводных клеммах без нагрузки (при разомкнутой внешней цепи). Данная характеристика взаимосвязана со степенью заряженности батареи и по ее величине можно оценивать состояние батареи и необходимость ее заряда.

Напряжение АКБ — это разность потенциалов на ее выводных клеммах в процессе заряда или разряда (при наличии тока во внешней цепи). Данная характеристика используется при оценке пусковых качеств батареи.

Пусковые качества АКБ оцениваются по следующим параметрам стартерного разряда, измеряемым при температуре электролита 18°С:

— сила разрядного тока, А;

— напряжение в начале разряда (для АКБ с пластмассовым корпусом — на 30-й секунде стартерного разряда), Б;

— время разряда до момента установления напряжения 10,2 В, мин.

Саморазряд АКБ необходимо учитывать для правильной эксплуатации батареи и продления срока ее службы. Саморазрядом называют самопроизвольное снижение емкости АКБ при отключенных от нее потребителях. При значениях саморазряда более 1 % в сутки он считается ускоренным и свидетельствует о неисправности батареи. При отрицательных температурах саморазряд аккумуляторных батарей резко уменьшается, поэтому хранить их лучше при низких температурах в заряженном состоянии.

Маркировка аккумуляторн ых батарей состоит из цифр и букв:

— первая цифра обозначает число аккумуляторов в батарее;

— буквы СТ — свинцовая стартерная батарея, т.е. обеспечивающая получение высокого пускового тока;

— число, отделенное от предыдущей части обозначения черточкой, указывает номинальную емкость АКБ в ампер-часах;

— последние буквы обозначают материал и конструктивное исполнение корпуса батареи: Э — эбонит, Т — полиэтилен, П — асфальтопековая пластмасса, А — пластмассовый с общей крышкой; материал сепараторов: М — мипласт, Р — мипор, С — стекловолокно; потребительские характеристики: 3 — залитая и заряженная, Н — не сухозаряженная, JI — необслуживаемая. Термин «необслуживаемая» является условным, так как

обслуживать такие батареи все же нужно, хотя и в значительно меньшем объеме.

После буквенных обозначений АКБ указывается соответствующий Государственный стандарт.

Для определения полярности на выводных клеммах проставляют знаки «+» и «-». Кроме того, отрицательную клемму делают меньшего диаметра. Если нет опознавательных знаков и выводные клеммы АКБ по диаметру различить трудно, то необходимо установить батарею на автомобиль и, подключив клеммы, включить фары. Если стрелка амперметра или лампочка световой сигнализации при неработающем двигателе покажут разряд АКБ, то батарея включена правильно.

Аккумуляторные батареи устанавливаются на специальной площадке в моторном отсеке, либо крепятся за выступы в нижней части корпуса с помощью кронштейнов.

Электролит

Объемы серной кислоты н дистиллированной воды для приготовления 1 литра электролита при 15°С, см3

Электролит — это раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Раствор приготавливается только в кислотоупорной посуде (эбонитовой, керамической). Электролит нужной плотности получают медленным добавлением серной кислоты к дистиллированной воде. Вливать воду в кислоту категорически запрещено .

По мере уменьшения плотности электролита понижается температура замерзания электролита. Например, при плотности электролита 1,23 г/см3 его температура замерзания составит минус 36 °С. В полностью разряженной батарее плотность электролита понижается до 1,11 г/см3, а температура замерзания — до -7°С. Поэтому в зимнее время разряженные аккумуляторные батареи нельзя оставлять вне отапливаемого помещения.

Для предотвращения замерзания электролита при эксплуатации аккумуляторной батареи в зимних условиях плотность регламентируется в зависимости от климатических условий эксплуатации .

Так же необходимо знать, чему должно быть равно напряжение заряженного аккумулятора, ведь достаточные уровень и плотность электролита еще не говорят о степени зарядки АКБ. Чтобы измерить напряжение батареи, нужно воспользоваться вольтметром или мультиметром, при этом перед процедурой необходимо снять «минусовой» провод с клеммы.

Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на выводах, В	Уровень зарядки акк. %
12,6-12,9
12,3-12,6
12,1-12,3
11,8-12,1
11,5-11,8

 

Довольно часто автолюбители сталкиваются с такой проблемой, как отсутствие достаточного уровня электролита в банках автомобильного аккумулятора. В большинстве случаев это решается простым добавлением дистиллированной воды до нужного уровня. Но если такое происходит довольно часто или же пришлось добавить довольно большое количество воды, то плотность электролита становится гораздо меньше, чем положено и такая батарея либо плохо держит зарядку, либо совсем выходит из строя.

Для того чтобы поддерживать плотность электролита в аккумуляторе на должном уровне необходимо иметь в своем арсенале автомобильный ареометр или же обратиться в сервисный центр к профессионалам.

Ареометр автомобильный бывает как для электролита, так и для тосола, чаще они совмещены в одном приборе. Ареометр для электролита представляет собой прозрачную стеклянную колбу с длинным наконечником на одном ее конце и резиновым шаром на другом. Внутри данной колбы расположен обычный стеклянный ареометр для измерения плотности электролита

Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля

Итак, если у вас есть зарядное устройство (ЗУ) и вам нужно зарядить «севший» аккум-р, нужно сделать следующее:

В целях безопасности извлекаем батарею из автомобиля (выполняем по инструкции к своему авто) и устанавливаем на ровное место, например на стол, где будет производиться дальнейшая ее зарядка. Все это нужно делать в хорошо проветриваемом помещении и вдали от огня, так как при зарядке выделяется большое количество вредных и легковоспламеняющихся газов.

Если аккум-р обслуживаемый, необходимо проверить плотность электролита в банках а так же убедиться, что его уровень соответствует норме. Посмотрите на клеммы АКБ, если они окислены или загрязнены, то необходимо их зачистить напильником или шкуркой для улучшения контакта и затем слегка смазать графитовой смазкой или литолом.

Помните, касаться одновременно обеих клемм напильником нельзя, это может привести к порче АКБ или ее возгоранию

Отверните все пробки с банок АКБ и положите их на отверстия, нужно это для того чтобы в конце процесса зарядки выделяемые газы (кислород и водород) не скапливались внутри а выходили наружу. Просто иногда отверстия в пробках оказываются засоренными и не пропускают их, что может привести к поломке АКБ.

После того как первые шаги сделаны можно приступать к самому процессу зарядки. Согласно инструкции к ЗУ, выполняем его подключение к соответствующим клеммам АКБ: «плюсовой» провод к «плюсу» батареи, обычно он красного цвета, а «минусовой» провод к «минусовой» клемме аккумулятора, обычно он черного цвета.
Если по инструкции к зарядному устройству оно должно быть отключено от сети в момент подключения к батарее, то теперь самое время его включить в сеть, и опять же следуя инструкции настроить необходимый режим зарядки.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Устройство, Эксплуатация и Принцип Работы АКБ, Обслуживание Электролита и Зарядное Устройство Для Зарядки на 6v и 12в

Своё название щелочные аккумуляторы получили от используемого электролита. Применяется едкий калий (КОН) и едкий натрий (NaOH).  Как и другие батареи, этот тип зарядных устройств имеет свои достоинства и недостатки. Специфика работы щелочного аккумулятора делают их практически незаменимыми в ряде отраслей народного хозяйства.

Преимущества и недостатки

Аккумуляторы щелочного принципа действия отличаются:

• Длительным сроком эксплуатации при должном обслуживании;
• Имеют относительно небольшой вес и размеры;
• Позиционируются с небольшим самопроизвольным разрядом;
• Стабильной работой в условиях отрицательных t⁰.

Обратите внимание! Когда показатели отрицательных t⁰ опускаются ниже отметки – 25⁰С, ёмкость щелочного аккумулятора с уменьшением на один градус, снижается на 0,5%.

В сравнении со свинцово-кислотной батареей – этот показатель выше в 2 раза. Хотя при низких t⁰, как отмечалось ранее, показатели ёмкости сокращаются.

К существующим минусам можно отнести незначительный коэффициент полезного действия (КПД), который по разным оценкам составляет от 50% до 55%. К сравнению, этот показатель у батарей кислотного принципа действия составляет 80%.

К тому же, наличие эффекта памяти неизбежно приводит к потере ёмкости. Она может появиться в случае неполной разрядки зарядного устройства.

Огорчает большой разброс рабочего напряжения зарядных элементов: 1-1,75 Вольта. Для набора показателя 12В разброс составит 10-17,5 вольта. В данном случае не избежать использования зарядного устройства для щелочного аккумулятора в целях стабилизации рабочих показателей.

На заметку. Обслуживание батарей такого типа должен выполнять квалифицированный сотрудник. Так как, в данном случае, используется электролит для щелочных аккумуляторов, который необходимо периодически менять.

Область применения

Щелочные аккумуляторы могут использоваться в качестве:

• тяговых;
• и стартерных устройств.

Они устанавливаются на рудничных электровозах, локомотивах, в пассажирских вагонах. Обеспечивают разные виды сигнализаций и аварийных систем энергетического снабжения.

Незаменимы при складировании продукции на складах: всевозможные погрузочные машины оснащены как раз такими акуумуляторами. Возможно применение для запуска силовых агрегатов (ДВС).

Батареи, о которых идёт речь, используются в портативной технике, домашнем и профессиональном электрическом инструменте.

Мы постоянно соприкасаемся с ними в домашних условиях. Включаем музыкальный центр, телевизор, используем пульт. Повседневно пользуемся телефонами и фотоаппаратами, где в качестве источника питания, работают пальчиковые батарейки.

Редко, но встречается, их использование в качестве стартерных устройств на грузовых автомобилях и военной технике.

Устройство щелочного аккумулятора

Устройства, работающие с использованием щелочного раствора, агрегируют:

1. В комбинации: никель/кадмий;
2. Или никель/металлогидрид.

В обоих случаях положительный электрод содержит гидроокись никеля (NiOOH) и добавкой графита и окиси бария, которые повышают рабочие показатели.

Графит положительно влияет на электропроводность, увеличивая её, а окись бария создаёт эффект стабильной работы.

На фото хорошо видно устройство продукта в разрезе. Указано, какие составляющие определяют целостность батареи.

Несколько слов о химических процессах

При разрядке гидроокись никеля + электрода вступает в активную реакцию с ионами электролита. При этой комбинации образуется Ni(OH)2 гидрат закиси никеля.

Аналогичный процесс протекает при – электроде. В данном случае получается образование гидратов окиси кадмия и железа. Разница видимых потенциалов в пределах 1,45 вольта возможна при обеспечении процесса прохождения тока по контурам внутренней и внешней сети. Это и есть принцип работы щелочного аккумулятора.

При зарядке проходит обратный химический процесс. Он заключается в следующем. При взаимодействии тока + электроды окисляются. При этом гидрат закиси никеля переходит в состояние гидроокиси этого элемента. Минусовый электрод постепенно восстанавливается. В нём образуется кадмий и железо.

Особенность происходящих процессов: вещества, выступающие в процессе электрохимических реакций, друг с другом не вступают в химические отношения, то есть, не растворяются в электролите.

В данном случае не предусмотрен расход электролита. Его плотность неизменна: всегда остаётся на прежнем уровне.

Как правильно заменить электролит

Специалисты рекомендуют замену электролита проводить через каждые 100-150 циклов.

До предполагаемой смены состава электролита необходимо разрядить аккумулятор до напряжения 1 вольт нормальным током.

Отработанный электролит следует слить. При этом сам аккумулятор нужно периодически встряхивать, чтобы удалить возможную грязь из сосуда. Затем промыть подщелочённой или дистиллированной водой, энергично встряхивая.

Вода должна к этому времени отстояться. Заливка нового продукта проводится незамедлительно. Залитый новым составом аккумулятор, оставить примерно на 120 минут и можно приступать к замеру плотности электролита. При необходимости, довести до требуемой величины и закрыть крышки.

Обратите внимание! Не рекомендуется после слива старого электролита оставлять аккумулятор сухим. Это может привести к образованию коррозии пластин!

Замена электролита потребуется при переходе в рабочий режим с t⁰ ниже 20⁰С.

Характеристики щелочных аккумуляторов

Типы АКБ	Номинальная емкость, А-ч	Номинальное напряжение, В	Кол-во электролита в литрах
НК-28	28	1,25	0,27
НЖ-22	22	1,25	0,27
НК-55	55	1,25	0,45
НЖ-45	45	1,25	0,45
НК-80	80	1,25	0,75
НЖ-60	60	1,25	0,75

В условном обозначении буквы отображают электрохимическую систему АКБ:

• «НК» — никель-кадмиевая;
• «НЖ» — никель-железная;
• Цифры, идущие после букв — это номинальная ёмкость а/батарей, измеряемая в ампер-часах.

Заряд аккумуляторов и батарей щелочного принципа действия

Для подключения на зарядку однотипные продукты соединяются последовательно. Их количество регламентируется напряжением тока, а также напряжением в конце заряда. Эти показатели у рабочей а/батареи при нормальном зарядном токе должны быть в соответствии:

• в начале заряда: 1,40В — 1.45 В;
• в конце заряда: 1,75В — 1,85 В.

Рекомендуется применять нижеуказанный режим заряда:

1. Нормальный вариант: заряжать 6 часов нормальным током;
2. Усиленный вариант:12 часов нормальным током.

Он сообщается при вводе в действие, а также:

• через каждые 10 циклов. При нерегулярной работе 1 раз в 30 дней;
• после замены электролита;
• после глубоких разрядов ниже допустимых конечных напряжений;
• после разрядов слабым током, с перерывами в 16 и более часов.

Важно! Перезаряды улучшают рабочий процесс щелочных АКБ.

Никель/кадмивые и никель/железные АКБ рекомендуется заряжать слабым током. При этом, постепенно повышая время зарядки, но понижать ток более чем в 2 раза нельзя.

На заметку. Зарядка с использованием слабого тока ухудшает рабочий процесс щелочных аккумуляторов. В данной ситуации рекомендуется использование этого варианта только при возникшей необходимости.

Кроме этого, никель/железные АКБ заряжать при t0 — 10°С и ниже не рекомендуется.

Нюансы использования батарей

С момента подключения к батарее плановой нагрузки напряжение начинает быстро понижаться, примерно до значения 1,3 вольта. Далее в процессе работы снижение показателей происходит в замедленном режиме.

Рекомендация. Когда напряжение опустится до критической отметки 1(одного) вольта, необходимо приостановить работу.

Заметим, что продолжение эксплуатации батареи со значение 1 вольт и ниже неизбежно приведёт к утрате ёмкости аккумулятора.

Это в свою очередь уменьшит эксплуатационный срок. Следует внимательно относиться к системной подзарядке и контролю уровня используемого электролита.

Как правильно хранить аккумуляторы и батареи

Производитель предусмотрел выпуск готовых изделий для временного и длительного хранения. Используя новые аккумуляторы, следует в обязательном порядке проверить плотное прилегание съёмных пробок.

Обратить внимание на исправность вентильной резины. На первоначальном этапе потребуется смазать никелированные пробки и гайки а/батарей. Слой смазки должен быть минимальных размеров.

Корпус аккумуляторов в заводском исполнении покрыт черным битумно-збонитовым лаком. Предотвратить порчу нанесённого лака можно, используя в качестве смазки вещества, предусмотренные и рекомендованные производителем.

Обратите внимание, что, вазелин, как смазку, применять запрещено!

Аккумуляторам, которые ранее эксплуатировались, а теперь отправляются на длительное хранение (от 1 года и более), требуется разрядка в ток до 1,0В. Кроме этого, для правильной консервации продукта на длительный период времени необходимо:

1. Удалить весь электролит;
2. Закрыть плотно фиксирующие пробки;
3. Протереть корпус и удалить, используя ветошь, пыль и остатки соли;
4. Если на корпусе не предусмотрено ранее лаковое покрытие(изоляционный лак чёрного цвета), нанести его.

Однако аккумуляторы, переведенные в спокойное состояние (от 30 дней до года), могут находиться в полу разряженном или полностью разряженном состоянии при условии плотно закрытых пробок.

Во время длительной консервации батареи должны периодически проверяться. При обнаружении на корпусе соли, её нужно удалять.

Если батареи нужно перевезти на большие расстояния, их следует перевести в состояние длительного хранения.

Нельзя хранить вместе аккумуляторы щелочного и кислотного принципа действия. Все кислоты, так или иначе, влияют на батареи, портят их.

Аккумуляторы, где используется никель/кадмиевое соединение, в спокойном состоянии хранятся до 5 лет. Условие: они должны быть без электролита.

Срок консервации составляет в сухом закрытом помещении 4,5 года, а в полевых условиях — полгода. В этом случае, необходимо создать условия хранения, при которых исключается попадание осадков и прямых солнечных лучей.

Хранение никель/железных аккумуляторов в разряженном состоянии с удалённым электролитом в закрытом и сухом помещении составляет не более 3,5 лет.

Читаем условные обозначения: маркировка

Существуют тяговые батареи, изготовленные в различных странах. Мы же с вами рассмотрим сокращения, применяемые на отечественных изделиях.

Отечественная маркировка

Итак, если в маркировке предусмотрены буквы, идущие перед цифрами, то они указывают на число элементов используемых в батареи.

Далее буквы, указывающие на область применения:

• Т – тяговый тип;
• ТП – тепловозный вариант;
• В – вагонное назначение.

Буквы, указывающие на тип: НЖ – никель/железная батарея. И так далее.

Буква «К» указывает на комбинацию блока электродов. Буква «Ш» говорит о назначении батареи для эксплуатации в шахтах и горных выработках.

Если после букв следуют цифры – это величина номинальной ёмкости АКБ, которая выражается в А-ч. Могут ставиться буквы «П» — пластмассовый корпус, или буква «В» говорит о высоком варианте, а «М» указывает на модернизацию.

Буква «У» свидетельствует о возможности эксплуатации батареи в умеренном климате. Буква «Т» подразумевает эксплуатацию а/батареи в тропиках.

Далее прописывается ГОСТ использования: цифра 2 сигнализирует о возможности работы над землёй, а цифра 5  допускает работу под землёй.

Международная маркировка

В международной классификации буква F – это аккумулятор с использованием комбинации никель/железо. О различном режиме разрядки говорят буквы:

• L ─ до 0,5 градусов по Цельсию;
• M ─ (0,5─3,5) градусов по Цельсию;
• H ─ (3,5─7) градусов по Цельсию;
• X ─ больше 7 градусов по Цельсию.

Щелочные АКБ — продукт многофункциональный, встречающийся в различных комбинациях и применяемый в самых разных отраслях хозяйствования. Щелочной аккумулятор в 12в мы используем практически ежедневно, а  в качестве тяговых устройств их могут видеть специалисты и обслуживающий персонал.

Однако любая эксплуатация щелочного аккумулятора требует повышенного внимания и правильного обслуживания. Эти мероприятия существенно увеличивают срок службы а/батарей.

Обслуживание щелочных аккумуляторов нужно проводить в строгом соответствии с рекомендациями изготовителя. Нельзя допускать к работе неподготовленный в техническом плане персонал.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля: пошаговая инструкция

Автомобильнлые аккумуляторы остаются заряженными благодаря использованию дополнительной мощности двигателя автомобиля. Большинство из них могут работать в течение пяти лет без необходимости замены или перезарядки. Но даже лучшие АКБ со временем разряжаются преждевременно, если вы оставляете свет включенным слишком долго. Очень неудобна ситуация, когда батарея неожиданно разрядилась. Но даже неопытный автолюбитель легко сможет подзарядить АКБ с помощью инструкции, которую подготовили для вас мы в 7vaz.ru.

Подготовительные работы

Наденьте подходящее защитное снаряжение

Безопасность имеет первостепенное значение всегда, когда вы обслуживаете или эксплуатируете свой автомобиль. Начните с того, что наденьте защитные очки, которые защитят вас от попадания искр или аккумуляторной жидкости. Также советуется использовать перчатки. Убедитесь, что помещение, в котором выполняются работы, хорошо проветривается и достаточно освещено.

Перчатки использовать не обязательно. Но они могут защитить вас от незначительных защемлений и порезов во время работы с автомобилем.

Убедитесь, что поблизости нет детей, пока вы подзаряжаете АКБ автомобиля, так как может возникнуть искра, если нечаянно соприкоснуться друг с другом «плюсовый» и «отрицательный» кабели.

Определите, какая у вас батарея

Чтобы правильно зарядить аккумулятор, вы должны сначала определить тип АКБ, который у вас есть. Обычно вы можете найти описание где-то на батарее. Иногда может понадобиться зайти на сайт производителя, если этикетка слишком изношена, чтобы прочесть на ней информацию.

Вам нужно также узнать напряжение аккумулятора на этикетке или в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля.

Приобретите зарядное устройство для автомобиля

Выберите зарядное устройство, которое подходит для вашего АКБ. Большинство зарядных устройств универсальны и подходят для всех типов аккумуляторов, кроме гелевых. Существуют быстрые зарядные устройства, которые могут зарядить батарею быстро и даже обеспечат вам быстрый старт. Также бывают струйные зарядные устройства, которые заряжают медленно, но более качественно.

На многих современных устройствах установлен микропроцессор, позволяющий контролировать степень зарядки АКБ. Это очень удобно, так как процесс останавливается автоматически после того, как батарея полностью зарядилась.

Более простые и старые модели нужно останавливать вручную, чтобы не допустить опасной перезарядки. Не стоит оставлять их без внимания на долгое время в подключенном состоянии.

• Прочитайте инструкцию по эксплуатации вашего зарядного устройства, чтобы убедиться, что вы правильно его используете.
• Даже современные цифровые модели должны тщательно контролироваться в процессе зарядке, чтобы убедиться, что они функционируют должным образом и останавливаются перед перезарядкой аккумулятора.

Отсоедините и снимите АКБ

Важно отсоединить аккумулятор перед его подзарядкой. Часто обстоятельства позволяют зарядить батарею, не вынимая ее из автомобиля. Но многие автолюбители все же достают устройство из подкапотного пространства и относят его домой или в помещение, где есть электрическая розетка.

Внимание! Всегда сначала отсоединяйте «минусовую» клемму, а затем «плюсовую».

Очистите клеммы

Любая грязь на клеммах батареи может помешать зарядным кабелям установить прочное соединение с ее элементами, поэтому важно тщательно их почистить. Используйте пищевую соду и влажную ткань или наждачную бумагу, чтобы стереть грязь или ржавчину. Перед переходом к следующему шагу убедитесь, что металлические клеммы полностью очищены.

• Иногда вы можете обнаружить, что батарея полностью заряжена, но грязные клеммы просто препятствовали прохождению электричества.
• Не беритесь за клеммы голыми руками, особенно если на них виден белый порошок. Возможно это серная кислота, которая может обжечь кожу при соприкосновении с ней.

Как правильно зарядить аккумулятор

Поместите зарядное устройство на устойчивую поверхность

Никогда не ставьте зарядное устройство непосредственно на батарею, так как оно может соединить отрицательные и положительные клеммы, что приведет к повреждению батареи и зарядного устройства и, возможно, даже к пожару. Вместо этого поместите зарядное устройство на устойчивую поверхность настолько далеко от батареи, насколько позволяют кабели. Перед подключением зарядного устройства к стене убедитесь, что помещение хорошо проветривается. Откройте дверь гаража или окна, если вы находитесь в помещении.

• Убедитесь, что поверхность, на которой вы устанавливаете зарядное устройство, прочная, чтобы предотвратить его падение или отсоединение от клемм.
• Используйте всю длину кабелей, чтобы максимально дальше разместить АКБ от зарядного устройства.

Подключите зарядное устройство к аккумулятору

Подсоедините черный кабель от зарядного устройства с отрицательным знаком (-) к отрицательному выводу на аккумуляторе, отмеченному тем же символом. Затем подключите красный кабель с положительным знаком (+) к положительному выводу на АКБ с соответствующим символом. Обязательно проверьте соединения перед подключением или включением зарядного устройства, так как смешивание положительных и отрицательных клемм может привести к повреждению аккумулятора или даже к пожару. [8]

• Некоторые автомобили могут маркировать положительный терминал буквами POS вместо положительного (+) символа и NEG вместо отрицательного (-).
• Убедитесь, что кабели надежно подключены, чтобы обеспечить прохождение электричества от зарядного устройства к аккумулятору.

Настройте зарядное устройство

Цифровые зарядки могут показывать уровень напряжения в батарее и позволяют устанавливать желаемый уровень напряжения. Старые же модели позволяют лишь включать и выключать процесс зарядки.

Скоростные зарядные устройства также дают возможность выбирать скорость, с которой вы хотите зарядить батарею (часто изображается в виде черепахи для медленного заряда и кролика для быстрого).

Быстрая зарядка хороша для автомобильного аккумулятора, который недавно разрядился из-за того, что вы оставили свет включенным или что-то в этом роде. Если же аккумулятор разряжался на протяжении длительного времени, может потребоваться более долгий процесс зарядки, прежде чем его можно будет использовать.

• Если устройство позволяет установить желаемое напряжение батареи, поставьте значение, указанное на этикетке.
• Никогда не ставьте зарядное устройство в режим быстрой зарядки, если вы планируете оставить его без присмотра.
• Если выбран режим медленной зарядки, аккумулятор можно оставлять без присмотра на всю ночь.

Существует два режима зарядки: постоянным током или постоянным напряжением. Первый способ считается более эффективным, ведь он не требует контроля. Второй способ проще, но позволяет зарядить АКБ только до 80 процентов.

Некоторые дорогие модели зарядки дают возможность воспользоваться комбинированным методом, благодаря которому участие человека сводится к минимуму.

Как заряжать постоянным током

1. Установить напряжение в 10 процентов от емкости АКБ и заряжайте до тех пор, пока напряжение не повысится до 14,4 В. Например, если емкость АКБ 60 Ач, то заряжают его током около 6 Ампер.
2. Затем нужно уменьшить ток в два раза (в нашем примере до 3 Ампер), чтобы понизить степень кипения.
3. Как только уровень напряжение станет равным 15 В, снова в два раза сокращаем ток и продолжаем процесс зарядки, пока значение тока и напряжение не перестанут меняться.

Как заряжать постоянным напряжением

Процесс зарядки протекает намного проще. Нужно только установить уровень напряжение 14,5 В и ожидать. Процесс зарядки может длиться до 24 часов, емкость батареи будет восполнена только до 80 процентов. Но зато не возникнет необходимости контролировать процесс и находиться рядом.

Проверьте АКБ

После того, как батарея зарядится, проверьте, работает ли она. Некоторые цифровые зарядные устройства дают информацию о том, правильно ли батарея держит заряд и нужно ли ее заменить. Часто это может быть указано в процентах. Например, значение 100% значит, что в аккумуляторе 100 процентов заряда.

Также вы можете воспользоваться вольтметром, чтобы измерить напряжение в батареи после ее отсоединения от зарядки. Для этого нужно прикоснуться к положительному и отрицательному кабелям от вольтметра к соответствующим клеммам. Если аккумулятор все еще находится на автомобиле, самый верный способ проверить его работоспособность – это подключить его снова и попытаться завести авто.

• Если вольтметр показывает количество вольт, которое соответствует батарее, зарядное устройство в порядке и им можно пользоваться для запуска транспортного средства.
• Если же вольтметр показывают, что аккумулятор быстро разряжается или автомобиль не заводится, это свидетельствует о других проблемах или о необходимости заменить батарею.

В некоторых случаях нет возможности ждать, и нужно запустить автомобиль как можно быстрее. В этом случае можно «прикурить» его от другого автомобиля. Как это сделать подробно описано в пошаговом руководстве на сайте 7vaz.ru

Устранение неисправностей батареи

Проверьте работоспособность аккумулятора в магазине автозапчастей

Если вы заряжали аккумулятор с помощью зарядного устройства или другого транспортного средства, но ваш автомобиль по-прежнему не заводится, извлеките аккумулятор (если вы этого еще не сделали) и отнесите его в местный магазин автозапчастей. Там можно зарядить батарею и проверить, нормально ли она работает, можно ли ее обслужить или лучше заменить на новую.

Если аккумулятор не требует технического обслуживания, вам придется заменить его в случае, если не держится заряд.

• Если батарея плохая, вам нужно будет приобрести замену.
• Если аккумулятор полностью заряжен и работает нормально, но автомобиль не заводится, проверьте кабели батареи, чтобы убедиться, что они не повреждены, и надежно подключите их к клеммам.

Проверьте генератор

Неисправный генератор переменного тока может помешать вашему автомобилю в достаточной степени заряжать аккумулятор, чтобы запускать авто снова. Иногда он не производит достаточного количества электричества, чтобы поддерживать даже движение автомобиля.

Вы должны проверить, нет ли проблем у генератора переменного тока. Для этого запустите автомобиль, а затем отсоедините положительную клемму аккумулятора. Работающий должным образом генератор будет производить достаточно электричества, чтобы поддерживать работу автомобиля без аккумулятора. Но если двигатель перестает работать, скорее всего генератор нуждается в замене.

• Иногда можно обнаружить проблему с генератором, обратив внимание на освещение салона. Если при нажатии на педаль газа освещение начинает светить ярче, а затем, когда вы убираете ногу, снова тускнеет, генератор работает плохо.
• Если снять генератор с автомобиля, то во многих магазинах автозапчастей могут его проверить и убедиться, нужна ли для него замена.

Прислушайтесь к звукам

Если автомобиль не заводится, но при попытке выдает слышимый щелчок, вероятно в аккумуляторе недостаточно заряда для запуска. Это может быть связано с тем, что он не заряжен должным образом или батарея слишком износилась, чтобы удерживать заряд. Попробуйте снова запустить авто или проверьте батарею.

• Убедитесь, что у вас хорошее соединение с аккумулятором во время зарядки, иначе батарея не сможет завести автомобиль.
• Щелчок указывает на то, что в батарее есть немного электричества, но его недостаточно для запуска двигателя.

Если автомобиль глохнет

Если автомобиль запускается после зарядки аккумулятора, но глохнет вскоре после запуска, это может быть связано с генератором переменного тока. Если он запустится снова или продолжит вращаться, но не сможет запуститься, проблема не в электричестве. Скорее всего проблемы возникли с доставкой топлива или воздуха.

• Чтобы двигатель правильно работал, к нему должно поступать не только электричество, но и топливо и воздух.
• Скорее всего нужно отвезти машину к механику, чтобы определить источник проблемы и устранить его.

Студия дизайна батарей

Средство моделирования аккумуляторов.

Теперь включает дизайн ячейки мешочка!

Испытанный и надежный метод для проектирование аккумуляторов. Программное обеспечение Battery Design Studio ^® основан на многолетнем тестировании и используется разработчиками аккумуляторов во всем Мир.

Battery Design Studio ^® — важный инструмент для аккумуляторные профессионалы. Эта удобная программная среда содержит все вам необходимо для анализа данных об аккумуляторах, проектирования и моделирования аккумуляторов (элементов и блоков).

Используйте программное обеспечение для планирования экспериментов, анализа экспериментальных данных, вести базу данных компонентов и конструкций ячеек, проводить моделирование, подходят параметры модели и генерируют отчеты.

Экспериментаторы используют Battery Design Studio ^® для анализа и визуализации данных.Программа Outviewer работает с данными многих коммерческих аккумуляторных циклов для визуализации и анализа тестовые данные.

Программное обеспечение предоставляет мощные средства обмена информация с коллегами в последовательной и полной форме.

Программное обеспечение теперь включает в себя анализ недостатков для гибридных аккумуляторные батареи для электромобилей (HEV). Программное обеспечение может анализировать данные испытаний для аккумуляторов HEV, чтобы определить, насколько они соответствуют требованиям USABC цели.

Заказать Battery Design Studio ^® (литий-ионный версия; спросите о другой химии). приступить к проектированию и моделированию характеристик батареи. Аккумулятор это чрезвычайно сложная физико-химическая система, которая действительно может быть только понимается с помощью математических моделей. Конструкция батареи Studio ^® предоставляет пользователям легкий доступ к этим моделям.

Разработчики аккумуляторов — не изобретайте велосипед. Используйте Battery Design Studio ^® в качестве основы для вашей собственной программы для проектирования батарей.Battery Design Studio ^® можно легко настроить под патентованные разработки по гораздо более низкой цене, чем разработка или поддержка собственное сопровождение программного обеспечения.

Помимо более низкой стоимости, Battery Design Studio ^® предоставляет разработчикам батарей больше возможностей.

Инструменты визуализации позволяют быстро анализировать как экспериментальных, и результатов моделирования.

Battery Design Studio ^® предоставляет серию удобные интерфейсы, позволяющие сконструировать аккумулятор (спирально намотанный или стопочный) ячейка) необходимо указать.Информация о конструкции автоматически связывается с имитационная модель, которая может прогнозировать поведение тока / напряжения / температуры. Параметры имитационной модели получены путем подгонки к экспериментальным данным, и Предоставляются инструменты, помогающие выполнить эту задачу.

Имитационные модели могут уменьшить весь база данных результатов экспериментов в единый комплекс моделирования параметры. Эти параметры могут быть зашифрованы и распространены так, чтобы другие могут использовать их для моделирования работы батареи, не имея доступа к основная информация о конструкции.Таким образом, пользователи батареи могут оценить аккумуляторов в особых условиях использования без необходимости выполнять дорогостоящее и трудоемкое тестирование батареи. Конечный результат — аккумулятор разработчики могут сократить время, необходимое для аттестации своих продуктов, обеспечивая при этом большую ценность своих клиентов.

Модели ячеек могут использоваться для оценки производительности пакеты. Можно оценивать разные клетки, а также разные внутренние договоренности.

Стандартная версия предназначена для литий-ионных химия; другие химические вещества (Li / SOCl2, Zn / Air) могут быть предоставлены на запрос. Литий-ионные имитационные модели для смесей активных доступны материалы и многослойные покрытия.

Battery Design Studio ^® разработан с гибкость и модульность, поэтому его можно легко настроить. Аккумулятор разработчики могут добиться значительной экономии средств с помощью Battery Design Studio ^® как собственная платформа для разработки батарей, а не разработать пакет с нуля.Стоимость обслуживания собственного программное обеспечение можно значительно сократить, используя Battery Design Studio ^® .

Для специалистов по моделированию: комплект для разработки программного обеспечения. доступно, что позволяет разрабатывать пользовательские модели. Начало с одной из следующих моделей:

1) BDS_DUAL — литий-ионный имитатор, аналогичный DUALFOIL Ньюмана (раствор Дюамеля для проблема твердофазной диффузии), но с большим количеством опций.

2) BDS_DUAL2N — литий-ионный симулятор, решающий твердофазную диффузию проблема для N различных активных материалов в каждом электроде с использованием Метод Дюамеля.

3) BDS_DIST — литий-ионный симулятор, который численно решает задачу твердофазной диффузии.

4) BDS_DISTNP — литий-ионный симулятор, который решает твердофазную диффузию численно для N различных активных материалов в каждом электроде.

5) BDS_Lump — литий-ионный симулятор, решающий проблему твердофазной диффузии с использованием модели с сосредоточенными параметрами.

6) BDS_Lump2D — литий-ионный симулятор, который решает задачу твердофазной диффузии с использованием модель с сосредоточенными параметрами, включая профили тока по длине электроды.

7) BDS_FOIL — симулятор для металлический литиевый анод с интеркаляционным катодом.

8) BDS_SOCL2 — Имитатор тионилхлорида лития.

9) BDS_ZnAir — Имитатор первичного цинкового воздуха.

Поставщики аккумуляторной промышленности могут предоставить информацию о своих материалах и компоненты для доступа разработчиков батарей. Такие материалы, как активные материалы, добавки, электролиты и сепараторы могут быть включены, а также такие компоненты, как банки, уплотнения, PTC, коллекторы и прокладки.Аккумулятор разработчики увидят эти материалы и компоненты как опции при построении клетки.

НИОКР могут использовать программное обеспечение для (1) оценки влияния изменений свойств материалов на ячейку производительность, и (2) продемонстрировать преимущества улучшений заинтересованным стороны. Например, влияние увеличения емкости катода на плотность энергии батареи можно оценить мгновенно.

Конструкция аккумуляторной батареи

Назначение аккумуляторной батареи — обеспечить удобный интегрированный источник питания для портативных приложений.Преимущества использования нестандартных дизайнов описаны в разделе «Преимущества пользовательских пакетов». Пакет может выполнять несколько функций: —

• Позволяет создавать батареи с более высоким напряжением или большей емкостью из элементов низкого напряжения и малой емкости.
• В нем размещается ячейка или группа ячеек вместе с соответствующими соединениями в одной удобной упаковке.
• Он вмещает все необходимые устройства или схемы контроля и электронной защиты внутри блока.
• Он может включать дополнительные схемы, такие как индикаторы, нагреватели, охлаждающие каналы и солнечные батареи.
• Он совпадает и зацепляется с полостью в продукте, для питания которого предназначена батарея, обеспечивая как электрические, так и механические интерфейсы.
• Он может обеспечивать уникальные электрические и механические интерфейсы, чтобы гарантировать совместимость как аккумулятора с предполагаемым продуктом, так и зарядного устройства с аккумулятором.

Ниже показаны два примера аккумуляторных батарей от Axeon Power.

	Блок слева представляет собой литий-ионный аккумулятор на 12 В 30 Ач, используемый для сейсмических приборов. Он использует 32 ячейки пакета в 4-х последовательной 8-параллельной конфигурации. В комплект входят нагреватели, которые позволяют работать при температуре до -30 ° C, и солнечная панель, которая поддерживает заряд аккумулятора.

Блок справа представляет собой аккумулятор на 3,6 В емкостью 800 мАч, в котором используются три никель-металлогидридных элемента, используемых в мобильных телефонах. Позолоченный разъем впрессован в пластиковую рамку.

См. Также Cell Construction

Емкость и напряжение

В простой последовательной цепочке ячеек емкость батареи в ампер-часах совпадает с емкостью отдельных ячеек, поскольку ток одинаково течет через все ячейки в цепи.

Высокое напряжение батареи достигается за счет добавления дополнительных ячеек в последовательную цепочку. Напряжение батареи — это напряжение одной ячейки, умноженное на количество ячеек в цепи. Это не увеличивает емкость батареи в ампер-часах, но увеличивает емкость ватт-часа или общую накопленную энергию пропорционально количеству ячеек в цепи.

Емкость аккумулятора можно увеличить за счет добавления дополнительных параллельных ячеек.Это увеличивает емкость в ампер-часах, а также емкость в ватт-часах без увеличения напряжения батареи. Для батарей с параллельными цепями емкость батареи — это емкость отдельной цепи, умноженная на количество параллельных цепей.

В то время как напряжение элемента фиксируется химическим составом элемента, емкость элемента зависит от площади поверхности электродов и объема электролита, то есть физического размера элемента. По возможности количество ячеек в пакете должно быть минимизировано, чтобы упростить конструкцию и минимизировать потенциальные проблемы надежности.Меньшее количество ячеек требует меньше вспомогательной электроники. Таким образом, следует избегать параллельных цепочек, задавая ячейки с максимальной емкостью. Вопросы проектирования многоэлементных батарей рассматриваются далее в разделе «Балансировка ячеек».

ПРИМЕЧАНИЕ Элементы с разной емкостью или химическим составом не следует смешивать в одном аккумуляторном блоке.

Варианты конструкции упаковки

Конструкция внешней упаковки или корпуса батареи в значительной степени зависит от компонентов, которые она должна вмещать, и физической защиты, которую она должна обеспечивать для них.Эти компоненты представляют собой не только элементы, но также защитные устройства, электронные схемы, межсоединения и соединители, которые должны быть определены до того, как будет разработан окончательный корпус батареи. Для высокомощных аккумуляторов требуется прочная упаковка по соображениям безопасности.

Конфигурация ячейки

Конечная форма и размеры аккумуляторной батареи в основном определяются полостью, которая предназначена для его размещения в предполагаемом применении. Это, в свою очередь, определяет возможные размеры ячеек и макеты, которые можно использовать. Призматические элементы обеспечивают наилучшее использование пространства, однако цилиндрические элементы обеспечивают более простые варианты охлаждения для аккумуляторов большой мощности. Использование ячеек пакета дает разработчику продукта больше свободы в определении формы полости батареи, позволяя создавать очень компактные конструкции.

Ориентация ячеек предназначена для минимизации взаимосвязей между ячейками.

Аккумуляторная электроника

Помимо ячеек, многие аккумуляторные блоки теперь содержат связанные электронные схемы.Это могут быть защитные устройства и схемы, схемы контроля, контроллеры заряда, указатели уровня топлива и световые индикаторы. Электроника для мощных блоков с несколькими ячейками также включает функции балансировки ячеек и связи.

Блоки также могут быть спроектированы для подачи более одного напряжения от базовой комбинации ячеек, хотя приложения, требующие нескольких источников напряжения, с большей вероятностью предусматривают это в рамках приложения.См. Несколько напряжений

В дополнение к базовой электронике для поддержки батареи, батарейный блок может включать в себя другие функции, такие как нагреватели для увеличения более низкой рабочей температуры или солнечные элементы для поддержания полной зарядки батареи. Эти схемы, в свою очередь, имеют свои собственные схемы управления.

Для всех этих электронных схем необходимо выделить место, точки крепления, способы и соединения.

Программное обеспечение

Программное обеспечение

является основным компонентом литиевых батарей, особенно для автомобильных приложений. См. Раздел «Системы управления батареями (BMS)». От систем управления требуется, чтобы клетки оставались в пределах их установленного рабочего диапазона и защищали их от злоупотреблений. Для измерения уровня топлива требуются сложные алгоритмы для оценки состояния заряда (SOC). Связь с другими системами автомобиля необходима для мониторинга состояния аккумулятора и управления потоками энергии.

Внутренние соединения

Ячейки малой мощности обычно соединяются вместе с помощью никелевых лент, которые привариваются к клеммам ячейки или корпусу. Пайка не рекомендуется, так как в процессе пайки компоненты батареи нагреваются неконтролируемым образом, что может привести к повреждению разделителей или вентиляционных отверстий, которые обычно сделаны из пластика. Современные аппараты для контактной сварки с компьютерным управлением позволяют гораздо более точно контролировать процесс сварки, ограничивая количество тепла, подаваемого на батарею, и локализуя тепло на небольшой желаемой площади. Сварка также обеспечивает более прочное соединение с низким сопротивлением. Соединительные полоски часто имеют сложные формы и профили, которые могут быть высечены из плоской полосы в прогрессивной матрице.

В элементах высокой мощности

могут использоваться сплошные медные шины или плетеные ленты.

Электронные компоненты обычно устанавливаются на обычную печатную плату (PCB).

Гибкие печатные платы могут стоить больше, чем жесткие печатные платы, но их можно использовать для снижения общей стоимости продукта.Они не только экономят вес и пространство, но также предоставляют больше вариантов упаковки, упрощают физические соединения и сборочные операции, а также устраняют необходимость в соединителях. Фактически, разъемы могут быть указаны для облегчения сборки и разборки, если конструкция требует замены или обслуживания отдельных компонентов батареи, но обычно такие конструкции связаны с затратами и надежностью.

Внешние соединения

Тип клемм или соединений с внешними цепями зависит от протекаемого тока, частоты, с которой батарея может подключаться и отключаться, а также от конструкции схемы, к которой будет подключаться батарея.

Для цепей малой мощности рекомендуется использовать позолоченные контакты для разъемов, которые часто вставляются. Золото износостойкое, имеет низкое контактное сопротивление и не окисляется. Подвижные провода с плоскими выводами или защелкивающимися шпильками также используются для маломощных приложений. Металлические язычки также используются на ячейках мешочка.

Клеммы для приложений с высокой мощностью обычно представляют собой металлические шпильки с резьбой для обеспечения надежного соединения.Требования безопасности к высоковольтным аккумуляторным батареям также могут диктовать необходимость использования закрытых клемм для предотвращения случайного воздействия опасного напряжения на оператора или короткого замыкания аккумулятора. Также рекомендуется использовать ключи, клеммы или соединения для предотвращения подключения к неправильным зарядным устройствам или нагрузкам.

Тепловой расчет

Управление температурным режимом является серьезной проблемой в конструкциях с высокой мощностью, особенно в автомобилях.См. Подробности в разделе «Управление температурой». В составе аккумуляторной системы может возникнуть необходимость предусмотреть каналы для воздушного или водяного охлаждения, насосы или вентиляторы и теплообменники для работы при высоких температурах или нагреватели для работы в условиях низких температур. Расположение ячеек должно способствовать управлению тепловыми потоками внутри блока.

Аккумулятор

Кожух батареи должен обеспечивать механические и электрические интерфейсы для продукта, для питания которого он предназначен, а также содержать все компоненты, описанные выше.

Самая простая и наименее дорогая упаковка для небольших батарей — это термоусадочная пленка или пластик вакуумной формовки. Эти решения возможны только в том случае, если аккумуляторная батарея должна быть полностью закрыта готовым продуктом.

Пластмассы, полученные литьем под давлением, используются для изготовления более точных упаковок. В конструкции закрытых упаковок используется минимум материалов, вокруг которых пластиковый каркас удерживает компоненты на месте, что минимизирует стоимость, вес и размер упаковки.Общая стоимость продукта может быть дополнительно снижена за счет использования вкладышей, в которых соединительные планки и выводы залиты в пластмассовые детали, что исключает затраты на материалы и сборку. Формование поверх можно также использовать для герметизации и защиты небольших компонентов или узлов.

Футляр на 3 элемента AAA

Чемодан для одиночной призматической ячейки

Вставные молдинги с соединительными полосками ячеек

В некоторых конструкциях аккумуляторная батарея является частью внешнего корпуса конечного продукта. Цвет и текстура пластика должны соответствовать пластику остальной части продукта, даже если они могут быть от совершенно другого поставщика. Эти конструкции обычно должны иметь механическую защелку, удерживающую аккумулятор на месте. Опять же, эта защелка, а также клеммы должны соприкасаться с пластиковыми деталями от другого поставщика, поэтому важны высокая точность и жесткие допуски. Полимеры ABS — это материалы, обычно используемые для этой цели.

Батареи для тяговых устройств обычно очень большие и тяжелые и подвержены большим физическим нагрузкам, а также вибрациям, поэтому для удержания ячеек на месте требуются прочные крепления.Это особенно необходимо для батарей, состоящих из карманных ячеек, уязвимых к физическому повреждению. Автомобильные аккумуляторные батареи также должны выдерживать неправильное обращение и возможное случайное повреждение, поэтому обычно используются металлические корпуса. Металлический кожух блока также служит для ограничения любого воспламенения, возникающего в результате выхода из строя элемента или элементов внутри батареи, и для обеспечения определенной защиты пользователя. В то же время корпус должен защищать элементы и электронику от суровых условий эксплуатации, включая экстремальные температуры, попадание воды, влажность и вибрацию, в которых работают эти батареи.

Обычно заменяют весь комплект, когда срок службы батареи подходит к концу. Однако в определенных обстоятельствах, например, когда блок включает в себя множество электронных схем, может быть желательно спроектировать блок так, чтобы элементы внутри блока могли быть заменены.

Литиевый аккумулятор 14,4 В 12 Ач в стандартном корпусе

Если конструкция требует возможности замены элементов, корпус аккумуляторной батареи должен быть спроектирован так, чтобы зажиматься или прикручиваться.Обычно части пластикового корпуса свариваются вместе с помощью ультразвуковой сварки для обеспечения безопасности и низкой стоимости, а также для предотвращения несанкционированного доступа к элементам и электронике.

Прочие соображения

Необходимо учитывать тепловые эффекты, а допуски должны учитывать возможное набухание ячеек. Некоторые карманные литиевые элементы могут набухать на 10% или более в течение срока службы элемента.По этой причине заливка в горшок не рекомендуется. В конструкциях с низким энергопотреблением группы ячеек-пакетов могут быть упакованы в термоусадочную пленку, но для приложений с более высоким энергопотреблением могут использоваться пластиковые или металлические каркасы как для обеспечения физической защиты ячеек, так и для обеспечения возможности набухания.

Батарейный блок обычно не должен быть герметичным или герметичным, так как многие батареи выделяют водород или кислород во время работы, что может вызвать взрыв блока или взрыв, если газы скапливаются.Литиевые элементы не выделяют газы при нормальных обстоятельствах, но в случае выхода из строя и теплового разрушения элементы могут выводить горючие газы. Чтобы избежать этих проблем, необходимо предусмотреть вентиляцию или продувку.

Допуски должны также допускать использование альтернативных элементов других производителей. Хотя ячейки могут иметь «стандартные» размеры, все же могут быть различия между ячейками от разных поставщиков.

Для аккумуляторов большой мощности

может потребоваться специальная вентиляция или каналы между элементами для принудительного воздушного или жидкостного охлаждения.

Идентификационный номер

Конструкция блока должна включать какую-либо форму идентификации, чтобы указать название производителя, химический состав элемента, напряжение и емкость, а также страну-производителя. Большинство производителей также включают штамп с датой и / или серийный номер, чтобы облегчить отслеживание в случае возникновения проблем. Эта информация обычно указывается на этикетке, но ее также можно напечатать прямо на корпусе батареи.

Стоимость пакета

Затраты, связанные с разработкой нестандартных аккумуляторных блоков, часто недооцениваются.

В качестве указания на порядок ниже приведены очень приблизительные сметы затрат. Они предполагают, что производитель обладает всеми необходимыми стандартными производственными ресурсами, и они включают маржу прибыли производителя упаковки и гарантийное обеспечение.Затраты могли бы быть ниже, если бы пакеты были спроектированы и изготовлены собственными силами, но тогда могут потребоваться некоторые инвестиции в капитальное оборудование и, возможно, некоторые расходы на набор персонала и обучение.

• Затраты на проектирование

Батареи малой мощности обычно предназначены для производства в очень больших объемах, и их стоимость может исчисляться с точностью до одной тысячной цента. Большинство батарейных блоков включает в себя какую-либо форму электроники для управления батареями, даже самые маленькие конструкции, используемые в таких приложениях, как мобильные телефоны, включают интегральные схемы, установленные на печатной плате.Однако машиностроение — это деятельность, которую чаще всего недооценивают. Он включает в себя проектирование прецизионных тонких пластмассовых деталей и связанных с ними сложных формовочных инструментов, а также штамповки металла, требующей прецизионных штампов. Поставки компонентов, а также выбор и квалификация ячеек также увеличивают затраты.

Для блоков питания малой мощности эти инженерные затраты могут составить от 20 000 до 50 000 долларов.

Батареи большой мощности создают дополнительный набор проблем.Системная интеграция намного сложнее из-за более широкого набора системных функций и требований, которые необходимо удовлетворить. Для автомобильных приложений точность оценки SOC должна быть намного выше, и это также может потребовать серьезной программы определения характеристик ячеек. Компоненты намного больше и дороже, а огромная энергоемкость ячеек требует особых соображений безопасности для предотвращения физических и электрических повреждений и случайных повреждений. Для этого требуются прочные стальные рамы и корпуса, а также отказоустойчивая электроника.Управление температурным режимом также очень важно, и конструкции могут включать в себя контуры как нагрева, так и принудительного охлаждения. Для подключения сигналов измерения напряжения и температуры ячейки к блоку обработки BMS необходимы дорогостоящие кабели. Все эти требования увеличивают сложность, стоимость и временные рамки соответствующего системного программного обеспечения.

Инженерные затраты для приложений EV и HEV могут составить более 200 000 долларов и, возможно, намного больше.

• Затраты на оснастку

Для изделий большого объема могут потребоваться многогнездные формовочные инструменты и высокопроизводительные штампы.Кроме того, для производственных операций потребуются автоматизированные механизмы передачи, сборочные приспособления и приспособления.

Все это может стоить минимум 100 000 долларов. Это предполагает, что производственный завод уже оснащен стандартным инженерным, производственным и испытательным оборудованием, таким как CAD и CAM, машины для сборки печатных плат, конвейерные ленты, сварочные аппараты, прессы, источники питания и оборудование для электрических испытаний.

При производстве аккумуляторных батарей большой мощности транспортировка материалов и безопасность оператора становятся главными факторами из-за большого веса блоков и высокого напряжения.Стоимость инструментов может быть вдвое больше, чем для маломощных агрегатов, начиная с 200 000 долларов и более.

• Прототипы

Стоимость прототипов может вдвое превышать стоимость серийного производства. Закупки небольшого объема обходятся дороже, и здесь требуется значительный объем ручной работы. Это важно только для аккумуляторов большой мощности.

• Производственные затраты

Стоимость производства маломощных батарей, используемых в мобильных телефонах, может составлять всего 2 доллара.50, тогда как аккумулятор для электромобиля большой емкости может стоить более 10 000 долларов. В обоих случаях основная стоимость — это клетки. В небольших батареях это может составлять от 80% до 85% общих затрат. В больших батареях используется больше электроники и более мощных компонентов. К тому же они более трудоемкие. Для больших батарей стоимость элементов может составлять от 60% до 80% от общей стоимости в зависимости от спецификации батареи. Поскольку большинство ячеек поступает из Азии, стоимость доставки также значительно увеличивает затраты.

Из этого можно сделать два вывода.

• Большие объемы производства необходимы, чтобы оправдать разработку индивидуальных аккумуляторных блоков.
• По соображениям безопасности, батареи для электромобилей связаны с очень высокими неизбежными затратами на инженерные разработки даже для одного автомобиля.

Понимание, проектирование и оптимизация аккумуляторных систем

Литий-ионные аккумуляторные системы

Литий-ионный аккумулятор — самый популярный аккумулятор для портативных устройств из-за его высокой мощности и плотности энергии.В модуле проектирования батарей представлены самые современные модели литий-ионных батарей. Так называемая модель Ньюмана предопределена в модуле с последними открытиями в научной литературе. Например, были встроены различные механизмы старения, такие как рост SEI, металлизация, короткое замыкание и деградация электролита. Эти модели с высокой точностью доступны для одномерного, двухмерного и полного трехмерного моделирования с дополнительным псевдоразмером для моделирования внедрения лития в частицы электрода.

В дополнение к моделированию электрохимических реакций при сочетании с теплопередачей добавляется полный энергетический баланс. Вы также можете учитывать структурные напряжения и деформации, вызванные расширением и сжатием из-за внедрения лития, в сочетании с модулем структурной механики.

Для последней тенденции в моделировании аккумуляторных батарей модуль также включает функциональные возможности для гетерогенных моделей, где детальная структура пористых электродов и порового электролита может быть смоделирована для типичного элементарного элемента аккумуляторной батареи.Такие модели можно использовать для более глубокого понимания влияния микроструктуры батареи.

Свинцово-кислотная аккумуляторная система

Модуль проектирования батарей содержит одну из самых передовых моделей батарей для моделирования свинцово-кислотных батарей. Программное обеспечение включает в себя зависимые переменные для ионного потенциала в электролите (как в сепараторе, так и в порах электролита), электрического потенциала в твердых электродах (и токосъемниках / подающих устройствах), составе электролита и пористости электродов.Модуль также содержит базу данных термодинамических и кинетических параметров свинцово-кислотного аккумулятора.

Типичное использование — изучение влияния конструктивных параметров на характеристики батареи, таких как толщина и геометрия электродов и сепараторов, геометрия токосъемников и фидеров, пористость электродов, геометрия и состав разделитель, чтобы упомянуть несколько.

Исследования, которые могут быть выполнены, включают полные исследования переходных процессов, включая влияние емкости двойного слоя, а также исследования спектроскопии импеданса в частотной области.

Стандартные аккумуляторные системы

«Рабочая лошадка» модуля «Конструирование батарей» — это детализированная модель элементарных ячеек батареи с положительным электродом, отрицательным электродом и разделителем. В электродах поровый электролит контактирует с электролитом в сепараторе.

Пористая структура электродов гомогенизирована, что означает, что поровый электролит и твердый электродный материал присутствуют повсюду в пространстве, а объемная доля определяет соответствующие свойства фаз.Уравнения переноса, а также электрохимические и химические реакции рассматриваются с помощью так называемой теории пористого электрода, разработанной Ньюманом в книге Electrochemical Systems .

Имея общее описание пористых электродов, вы можете определить любое количество конкурирующих реакций в электроде, а также связать их с электролитом произвольного состава. Например, учебная модель ванадиевой батареи включена в библиотеку приложений модуля.

Пористый электролит и электролит в сепараторе могут быть описаны для любого состава с помощью теории для концентрированных электролитов, разбавленных электролитов (уравнения Нернста-Планка) и фоновых электролитов.

Специальная версия для батарей с бинарными электролитами доступна в виде предопределенных функций. Вы можете использовать это для моделирования NiMH и NiCd аккумуляторов и позволяет внедрять материалы в твердую фазу, такие как, например, водород.

Производитель литиевых батарей Tadiran Batteries GmbH

Производитель литиевых батарей Tadiran Batteries GmbH

Внимание: Этот веб-сайт использует файлы cookie.Если вы продолжите использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie.

Больше информации Принять

Сердце вашего устройства

интеллектуальный учет коммунальных услуг

электронные звонки

Интернет вещей

Сердце вашего устройства

Tadiran — мировой лидер в области проектирования, разработки, производства и маркетинга литиевых батарей для промышленного применения

Коммунальный учет

• Автоматическое считывание показаний счетчиков ( AMR )
• Электричество, газ, вода, тепло, калориметры
• Распределители затрат на тепло
• Счетчики предоплаты
• Коммуникационные модули
• Интеллектуальные электросчетчики с модулем GSM

Отслеживание

• Животные
• Коррозия
• Регистраторы данных ( GSM )
• Электронный сбор платы за проезд
• Бортовые устройства
• Персональные
• Трубопроводы
• Железные дороги
• Грузовые автомобили, контейнеры, прицепы

Системы сигнализации и безопасности

• Детекторы дыма
• Беспроводные системы сигнализации
• Детекторы PIR
• Системы транспортировки наличных и защиты активов
• Системы мониторинга правонарушителей

Автомобильная промышленность

• Подушки безопасности
• Автоматические устройства столкновения
• Натяжители ремня
• Контроллеры тормозов
• Системы связи
• Цифровые тахографы
• Двери / защелки
• Контроллеры двигателя
• Компьютеры в автомобиле
• Системы эвакуации украденных автомобилей / eCall
• Системы контроля давления в шинах

Промышленная автоматизация

• Автоматизация процессов
• Беспроводные сенсорные сети
• Контроллеры
• Детекторы неисправностей
• Промышленные ПК
• Логическое управление процессом

Решения Интернета вещей

• Интеллектуальные измерительные приборы
• Интеллектуальные регистраторы данных
• Интеллектуальные датчики
• Интеллектуальные устройства наблюдения

Приборы

• Весы электронные
• Игровые автоматы
• Таксометры
• Торговые автоматы

Медицинский

• Дефибрилляторы
• Диспенсеры
• Имплантируемые устройства
• Инфузионные насосы
• Хирургические инструменты

Оффшор

• Маяки
• Буи
• Огни спасательных жилетов
• Бурение на нефть / MWD
• Сейсмические датчики
• Системы подводного позиционирования

Военный

• Катапультные сиденья
• Аварийный источник питания для БПЛА
• Взрыватели
• Противогазы
• Системы наведения
• Очки ночного видения
• Приборы наведения

Потребитель высокого класса

• Компьютеры для дайвинга
• Телевизионные приставки
• Спортивная электроника

Перейти к техническому описанию

— выберите -HLC-1020HLC-1020LHLC-1520AHLC-1530AHLC-1550ASL-2770SL-2780SL-2790SL-2870SL-2880SL-350SL-360SL-361SL-550SL-560SL-561SL-750SL61-860SL-850SL-860SL-850SL-860SL-850SL-860SL-860SL 886SL-889TL-2450TLH-2450TLI-1020ATLI-1520ATLI-1530ATLI-1550ATLM-1520HPMTLM-1530HPMTLM-1550HPMTLP- / ATLP- / ATLP-92111 / ATLP- / ATLP-92111 / ATLP- / ATLP-92111 / ATLP-9111 / ATLP-92111 / ATLP-9111 / ATLP-92111 / ATLP-9111 / ATLP-92111 / ATLP-9111 / ATLP-92111 / ATLP 96311 / ATLP-97111 / ATLP-97311 / A

Литиевые батареи Tadiran

Каталог данных о продукции

Tadiran Batteries USA

(c) 2021, компания Tadiran Batteries GmbH, Industriestr.22, 63654 Buedingen / Германия, телефон: +49 (0) 6042 954-0. См. Политику конфиденциальности, Выходные данные / Официальное уведомление.

(c) 2021 Tadiran Batteries GmbH, +49 (0) 6042 954-0

Аккумулятор и зарядка | Документы Microsoft

• 02.05.2017
• 27 минут на чтение

В этой статье

Зарядка аккумулятора для пользователя

В этом разделе приведены рекомендации по аккумулятору и зарядке в Windows 10.Все устройства под управлением Windows имеют стабильную зарядку аккумулятора независимо от форм-фактора, набора инструкций или архитектуры платформы. В результате пользователи получают стабильный и качественный опыт зарядки аккумулятора.

1. Зарядка всегда происходит при подключении к зарядному устройству.

   За исключением случаев отказа аккумулятора, устройство под управлением Windows всегда может заряжать аккумулятор, когда оно подключено к зарядному устройству.

2. Windows всегда может загрузиться при подключении к зарядному устройству.

   • Windows 10 для настольных выпусков (Home, Pro, Enterprise и Education):

     Если устройство находится в состоянии S5 (выключенное состояние), оно всегда может загрузиться в Windows при подключении к зарядному устройству, независимо от уровня заряда аккумулятора и наличия аккумулятора, если аккумулятор съемный.

   • Windows 10 Mobile:

     Аккумулятор должен быть в наличии и иметь достаточный уровень заряда для загрузки системы.

3. Аппаратное обеспечение автономно управляет зарядкой.

   Оборудование заряжает аккумулятор устройства, не требуя прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). Это требование применимо только к Windows 10 для настольных систем. Системам Windows 10 Mobile может потребоваться поддержка приложения для зарядки UEFI и / или других программных компонентов для зарядки аккумулятора.

4. Зарядка прекращается автоматически, когда аккумулятор полностью заряжен или возникает неисправность.

   Оборудование автоматически прекращает зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.Это делается без необходимости прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). В случае неисправности аккумулятора или перегрева зарядка также автоматически прекращается.

Зарядка происходит при подключении к зарядному устройству

Пользователи ожидают, что их устройство будет заряжаться всякий раз, когда оно подключено к зарядному устройству. Таким образом, оборудование должно всегда пытаться зарядить аккумулятор всякий раз, когда устройство подключено к зарядному устройству, независимо от состояния питания.Это ожидание справедливо для всех состояний питания, включая активное (S0), спящий (S3), спящий режим (S4), выключение (S5), полное отключение (G2 / G3) и S0 в режиме ожидания. Зарядка может прекратиться после полной зарядки аккумулятора или при возникновении неисправности.

Мы не рекомендуем конструкцию, которая заряжает аккумулятор с пониженной скоростью, когда Windows или микропрограмма не загружена или не запущена. Например, аккумулятор может заряжаться медленнее, когда система полностью выключена и подключена к зарядному устройству, и заряжаться быстрее, когда устройство загружается, а встроенное ПО ACPI может использоваться для периодического мониторинга аккумулятора.

Наконец, конструкция может заряжать аккумулятор с меньшей скоростью, когда система находится в тепловом состоянии. В этом случае нагрев может быть уменьшен за счет замедления или полного отказа от зарядки аккумулятора. Температурные условия — исключение в любой хорошей конструкции системы.

Windows всегда загружается при подключении к сети переменного тока

• Windows 10 для настольных версий

  Пользователи ожидают, что они могут сразу загрузиться и использовать свое устройство, когда оно подключено к зарядному устройству.Таким образом, устройство должно всегда загружаться и быть полностью готовым к использованию при подключении к сети переменного тока. Это справедливо независимо от уровня заряда аккумулятора, состояния аккумулятора / зарядного устройства и наличия аккумулятора (если аккумулятор съемный).

  Если устройству требуется минимальная емкость аккумулятора для загрузки микропрограммы и Windows, оборудование должно гарантировать, что емкость аккумулятора всегда резервируется платформой. Зарезервированная емкость аккумулятора не должна открываться Windows.

• Windows 10 Mobile

  Когда система подключена к источнику переменного тока и присутствует аккумулятор, система должна попытаться загрузить операционную систему, пока аккумулятор имеет достаточно заряда для питания системы во время процесса загрузки.

Оборудование автономно управляет зарядкой

Как указано выше, пользователи ожидают, что их устройство будет заряжаться, когда оно подключено к зарядному устройству. В результате аппаратное обеспечение должно заряжать аккумулятор, не требуя прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах), поскольку один или несколько из этих компонентов могут не работать или могут находиться в состоянии сбоя в любой момент времени. . Это требование применимо только к Windows 10 для настольных систем. Системам Windows 10 Mobile может потребоваться поддержка приложения для зарядки UEFI и / или других программных компонентов для зарядки аккумулятора.

Зарядка прекращается автоматически при полной зарядке или при возникновении неисправности

Оборудование автоматически прекращает зарядку, когда батарея полностью заряжена или в случае возникновения неисправности. Как и при зарядке, это должно выполняться без необходимости прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). Кроме того, оборудование должно соответствовать всем нормативным требованиям безопасности батарей.

Индикаторы питания и зарядки

Windows предоставляет источник питания и индикатор состояния батареи с помощью значков, которые пользователь может видеть в нескольких местах.Места включают значок аккумулятора на панели задач и экран блокировки.

Устройство также может иметь физический индикатор, например светодиод, указывающий состояние зарядки. Этот показатель не должен иметь большого влияния на энергопотребление.

Значки питания и зарядки Windows

Windows отображает источник питания и состояние зарядки в трех местах:

• На экране блокировки:

  Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда.

• Панель задач рабочего стола (только Windows 10 для настольных версий):

  Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда.Когда пользователь щелкает значок батареи, он может просматривать такую ​​информацию, как оставшаяся емкость, расчетное оставшееся время и сведения о батареях (если они оснащены несколькими батареями).

• Строка состояния (только для мобильных устройств):

  Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда. Когда пользователь смахивает вниз от верхнего края экрана, чтобы развернуть центр действий, он может увидеть фактический процент заряда батареи.

• Настройки энергосбережения:

  На странице настроек экономии заряда батареи (Настройки -> Система -> Экономия заряда) Windows отображает общий процент заряда батареи, состояние батареи (Зарядка иРазряд) и расчетное оставшееся время до зарядки / разрядки.

Для платформ, поддерживающих S0 Idle, если дисплей виден, Windows на короткое время включает дисплей, когда система подключена к зарядному устройству или отключена от него, чтобы уведомить пользователя об изменении источника питания.

Индикаторы зарядки оборудования платформы

Значки, встроенные в Windows, относятся только к сценариям, в которых Windows работает и дисплей виден пользователю. Однако экранные индикаторы не видны, когда система выключена или в состоянии ожидания S0, когда дисплей выключен.Поскольку пользователь не может видеть визуальные подсказки на экране, платформа может включать в себя индикатор физической зарядки, указывающий на наличие питания.

В следующем разделе представлены наши рекомендации по внедрению клавиатур и мышей / сенсорных панелей на платформах S0 Idle с решениями для стыковки. В этом разделе также рассказывается о проблемах и принципах, а также о возможных решениях. Оба возможных решения применимы к мобильным и стационарным докам с питанием от кондиционера.

Открытие подсистемы питания и зарядки для Windows

Каждое мобильное устройство под управлением Windows включает одну или несколько батарей и источник питания, например адаптер переменного тока.Информация из этих подсистем передает пользователю статус управления питанием. Состояние включает в себя оставшуюся емкость аккумулятора в любое время, состояние адаптера переменного тока и зарядки аккумулятора, а также приблизительное оставшееся время работы аккумулятора. Информация о подсистеме питания отображается в индикаторе батареи Windows и других диагностических утилитах управления питанием.

В следующем разделе представлены наши рекомендации по внедрению клавиатур и мышей / сенсорных панелей на платформах S0 Idle с решениями для стыковки. В этом разделе также рассказывается о проблемах и принципах, а также о возможных решениях.Оба возможных решения применимы к мобильным и стационарным докам с питанием от кондиционера.

Типовая топология оборудования подсистемы питания

Обычно Windows предполагает одну из двух аппаратных топологий для подсистемы питания и зарядки.

На следующем рисунке показана первая топология, в которой используется встроенный контроллер платформы, который является обычным для существующих устройств под управлением Windows. Встроенный контроллер выполняет несколько функций в мобильном устройстве, включая управление источником питания, управление зарядом аккумулятора, обнаружение кнопки / переключателя питания и ввод с клавиатуры и мыши, совместимых с PS / 2.Встроенный контроллер обычно подключается к микросхеме ядра через шину Low Pin Count (LPC). Windows запрашивает информацию о подсистеме питания и получает уведомление через интерфейс встроенного контроллера ACPI.

На следующем рисунке показана вторая топология, в которой используется контроллер заряда аккумулятора и датчик уровня топлива, подключенные непосредственно к кремнию ядра платформы через легкую периферийную шину, такую ​​как I²C. В этой конфигурации Windows запрашивает и получает уведомление об изменениях в подсистеме питания через связь по шине I²C.Вместо использования драйвера устройства для аккумулятора или подсистемы зарядки среда метода управления ACPI расширена за счет поддержки простой периферийной рабочей области (SPB). Рабочая область SPB позволяет коду метода управления ACPI обмениваться данными с контроллером заряда аккумулятора и компонентами датчика уровня топлива, подключенными к кремнию ядра через I²C.

Драйвер батареи и подсистемы питания модели

Windows имеет надежный аккумулятор и модель драйвера устройства подсистемы питания.Информация об управлении питанием передается диспетчеру питания Windows через драйвер устройства батареи, затем агрегируется и предоставляется пользовательскому интерфейсу Windows через пакеты IRP устройства батареи и набор программных API управления питанием.

Модель драйвера батареи — это модель порта / минипорта, то есть модель батареи и интерфейсы определены таким образом, что новые типы батарей могут быть доступны через минипорт. Однако на практике есть только два минипорта, которые имеют сколько-нибудь значимое применение в экосистеме Windows — драйвер минипорта батареи, поддерживающий батареи метода управления ACPI, и драйвер минипорта батареи HID для устройств источника бесперебойного питания (ИБП) с подключением через USB.

Ожидается, что все ПК будут открывать батареи и подсистему зарядки через интерфейс метода управления ACPI. Интерфейс минипорта аккумулятора не следует использовать для подсистем зарядки аккумуляторов на платформе. Существуют определенные в спецификации ACPI методы управления, которые позволяют Windows запрашивать информацию о состоянии и состоянии батареи. Точно так же существует модель, управляемая событиями, позволяющая аппаратной платформе уведомлять Windows об изменениях батареи и источника питания, например о переходе с переменного тока на питание от батареи.

Статус опроса

Диспетчер питания Windows периодически запрашивает информацию о состоянии батареи, включая оставшуюся емкость заряда и текущую скорость разряда. Этот запрос исходит от диспетчера питания, компонента пользовательского интерфейса более высокого уровня или приложения. Диспетчер питания превращает запрос в пакет запроса ввода-вывода (IRP) для аккумуляторных устройств. Когда батарея выставляется через интерфейс метода управления ACPI, драйвер батареи метода управления (cmbatt.sys) выполняет соответствующие методы управления ACPI. В случае информации о состоянии выполняется метод _BST (состояние батареи).

Метод _BST требует, чтобы встроенное ПО ACPI получило текущую информацию от подсистемы питания, а затем упаковало эту информацию в буфер с форматом, указанным в спецификации ACPI. Конкретный код, необходимый для доступа к состоянию батареи либо от встроенного контроллера, либо от зарядного устройства, подключенного через I²C, содержится во встроенном ПО ACPI и является частью кода, составляющего метод _BST.Конечный результат метода _BST — это буфер необходимой информации, который возвращается драйверу батареи метода управления. Драйвер батареи метода управления наконец преобразует буфер в формат, требуемый драйвером батареи и диспетчером питания Windows.

Уведомления об изменении состояния

Подсистема питания и аккумулятора будет генерировать несколько уведомлений в Windows об изменениях состояния, включая переходы с переменного тока на питание от аккумулятора. Опрос Windows для этих изменений состояния непрактичен, учитывая высокую частоту, с которой может потребоваться опрос.Следовательно, аппаратная платформа должна использовать управляемую событиями модель для уведомления Windows о значительных изменениях состояния батареи.

При изменении состояния батареи, включая оставшуюся емкость или состояние зарядки, микропрограмма ACPI выдает уведомление (0x80) на устройство батареи метода управления. Затем драйвер батареи метода управления Windows оценивает метод _BST и возвращает обновленную информацию диспетчеру питания.

При изменении статических данных батареи, включая последнюю полную емкость заряда, расчетную емкость и количество циклов, встроенное ПО ACPI выдает уведомление (0x81) на аккумуляторном устройстве метода управления.Затем драйвер батареи метода управления Windows оценивает метод _BIX и возвращает обновленную информацию диспетчеру питания.

Платформа прерывает среду микропрограмм ACPI через прерывание управления системой (SCI) в случае платформы, оснащенной встроенным контроллером, и через GPIO в случае платформ с аппаратным обеспечением аккумуляторной подсистемы, подключенным непосредственно к основному кристаллу.

Работа ACPI со встроенным контроллером

Платформы

, аккумулятор и подсистема питания которых подключены к типичному встроенному контроллеру, используют рабочую область встроенного контроллера ACPI для облегчения связи между средой метода управления ACPI и аппаратным обеспечением платформы.

Прошивка ACPI должна определять встроенный контроллер в пространстве имен ACPI, как описано в разделе 12.11.1 спецификации ACPI, включая:

• Узел Device () для встроенного контроллера.
• Объект _HID, указывающий, что устройство является встроенным контроллером.
• Объект _CRS для обозначения ресурсов ввода-вывода для встроенного контроллера.
• Объект _GPE, определяющий SCI для встроенного контроллера.
• Операционная область, описывающая информацию, содержащуюся во встроенном контроллере, к которой может получить доступ другой код метода управления ACPI в пространстве имен, включая состояние батареи и методы информации.

Полная информация описана в разделе 12 спецификации ACPI.

Доступ к информации о батарее из встроенного контроллера

Метод управления ACPI получает доступ к информации от встроенного контроллера, считывая значения, описанные в рабочей области встроенного контроллера.

Уведомление операционной системы об изменении состояния батареи

Когда встроенный контроллер обнаруживает изменение состояния батареи, включая изменение состояния зарядки или оставшейся емкости, как указано в _BTP, встроенный контроллер генерирует SCI и устанавливает бит SCI_EVT в регистре команд состояния встроенного контроллера (EC_SC).Драйвер Windows ACPI будет взаимодействовать со встроенным контроллером и выдавать команду запроса (QR_EC), чтобы запросить конкретную информацию об отправляемом уведомлении. Затем встроенный контроллер устанавливает значение байта, соответствующее выполняемому методу _QXX. Например, встроенный контроллер и встроенное ПО ACPI могут определять значение 0x33 как обновление информации о состоянии батареи. Когда встроенный контроллер устанавливает значение 0x33 в качестве уведомления, драйвер ACPI выполнит метод _QXX.Содержимое метода _QXX обычно будет Notify (0x80) на устройстве батареи метода управления в пространстве имен.

Работа ACPI с подключенной системой зарядки I²C

Платформы

также могут подключать свои батареи и подсистему питания к базовому набору микросхем через маломощную последовательную шину, такую ​​как I²C. В этих проектах рабочая область ACPI GenericSerialBus используется для связи между методами управления ACPI и аппаратным обеспечением подсистемы аккумуляторов. Подключение оборудования подсистемы батареи к прерыванию GPIO позволяет выполнять методы управления ACPI при изменении состояния батареи.

Когда аккумуляторная батарея и оборудование подсистемы питания подключены через I²C, прошивка ACPI должна определять:

• Узел Device () для устройства контроллера GPIO, к которому подключено прерывание I²C, включая:

  • _HID Объект, описывающий идентификатор оборудования контроллера GPIO.
  • _CSR Объект, описывающий прерывания и аппаратные ресурсы контроллера GPIO.
  • _AEI объект, который отображает одну или несколько линий GPIO на выполнение метода события ACPI.Это позволяет выполнять методы ACPI в ответ на прерывания линии GPIO.

• Узел Device () для контроллера I²C, к которому подключены датчик уровня заряда аккумулятора и оборудование для зарядки, в том числе:

  • Объекты _HID и _CSR, описывающие идентификатор оборудования и ресурсы контроллера I²C.
  • Область работы GenericSerialBus в рамках устройства I²C, описывающая регистры виртуальных команд для устройства I²C.
  • Определения полей в GenericSerialBus OperationRegion.Определения полей позволяют коду ASL вне устройства I²C обращаться к виртуальным регистрам команд для устройства I²C.

Описание контроллера GPIO и сопоставление линий GPIO с событиями ACPI позволяет выполнять методы управления состоянием батареи и уведомления при возникновении прерывания GPIO от устройства I²C. Описание рабочей области GenericSerialBus позволяет коду ACPI для состояния батареи обмениваться данными по шине I²C и считывать регистры и информацию с указателя уровня заряда батареи и подсистемы зарядки.

Доступ к информации об аккумуляторе из системы зарядки

Состояние батареи может быть выполнено методами управления ACPI путем отправки и получения команд по шине I²C, к которой подключено оборудование подсистемы батареи. Код метода управления, поддерживающий методы статической информации о состоянии и батарее, считывает и записывает данные из рабочих областей GenericSerialBus, описанных в пространстве имен ACPI. Код метода управления считывает данные с датчика уровня топлива или статическую информацию о емкости аккумулятора и счетчиках циклов по шине I²C через рабочую область GenericSerialBus.

Уведомление Windows об изменении состояния батареи

Аппаратное обеспечение аккумуляторной подсистемы может сгенерировать прерывание, когда состояние изменяется, и прерывание физически подключено к линии GPIO на кристалле ядра. Линия GPIO может быть сопоставлена ​​с выполнением определенного метода управления с помощью объекта _AEI в контроллере GPIO, описанном в ACPI. Когда происходит прерывание GPIO, подсистема Windows ACPI запускает метод, связанный с конкретной линией GPIO, который, в свою очередь, может выполнить Notify () на устройстве с батареей метода управления, заставляя Windows повторно оценивать методы состояния и статической информации для обновления заряд батареи.

Реализация ACPI объекта электроснабжения

Прошивка ACPI должна реализовывать устройство источника питания ACPI. Этот объект должен сообщать о себе с идентификатором оборудования (_HID) «ACPI0003». Этот объект также должен реализовывать метод ACPI _PSR (Power Source). Этот метод возвращает состояние источника питания и сообщает, находится ли источник питания в настоящий момент в сети (питание переменного тока) или в автономном режиме (питание от батареи). Все входные источники питания для системы должны быть мультиплексированы с помощью одного метода _PSR.Например, _PSR должен передаваться онлайн, если система запитана через цилиндрический разъем постоянного тока или отдельный разъем док-станции. Не используйте несколько источников питания ACPI.

Метод _PSR должен сообщать онлайн (питание переменного тока) только тогда, когда система подключена к электросети. При изменении состояния _PSR платформа должна генерировать прерывание и уведомление (0x80) на устройстве в пространстве имен ACPI. Это должно быть выполнено сразу после того, как платформа обнаружит изменение физического состояния.

Реализация ACPI статической информации о батарее

Прошивка ACPI должна реализовывать метод ACPI _BIX для каждой батареи, который предоставляет статическую информацию о батарее, включая расчетную емкость, количество циклов и серийный номер.Таблица ниже расширяет определения полей, описанных в спецификации ACPI, и перечисляет специфичные для Windows требования к этой информации.

Поле	Описание	Требования для Windows
Редакция	Обозначает версию _BIX	Должен быть установлен на 0x0
Блок питания	Определяет единицы, сообщаемые оборудованием. Либо: MA / MAh или mW / mWh.	Должен быть установлен на 0x0, чтобы указать, что единицы измерения — мВт / мВтч
Расчетная мощность	Указывает первоначальную емкость аккумулятора в мВтч	Должно быть установлено точное значение и не может быть 0x0 или 0xFFFFFFFF
Последняя полная зарядка	Показывает текущую полную емкость аккумулятора	Должно быть установлено точное значение и не может быть 0x0 или 0xFFFFFFFF Это значение должно обновляться каждый раз, когда увеличивается счетчик циклов.
Аккумуляторная техника	Указывает, является ли батарея аккумуляторной или одноразовой.	Необходимо установить в 0x1, чтобы указать, что батарея перезаряжаемая
Расчетное напряжение	Указывает расчетное напряжение аккумулятора	Должно быть установлено на расчетное напряжение новой аккумуляторной батареи в мВ. Не может быть установлен в 0x0 или 0xFFFFFFFF.
Расчетная мощность предупреждения	Указывает, что уровень предупреждения о низком уровне заряда батареи предоставляется изготовителем.	Это значение игнорируется Windows.
Мощность низкая	Указывает критический уровень заряда батареи, при котором Windows должна немедленно выключиться или перейти в спящий режим перед выключением системы.	Должно быть установлено значение от 0x0 до 5% от проектной емкости батареи.
Уровень детализации емкости аккумулятора 1	Указывает минимальную величину оставшегося изменения заряда, которое может быть обнаружено оборудованием между Проектной мощностью предупреждения и Проектной мощностью Низкая.	Должно быть установлено значение не более 1% от проектной емкости батареи.
Уровень детализации емкости аккумулятора 2	Указывает минимальное изменение оставшегося заряда, которое может быть обнаружено оборудованием между последней полной зарядкой и предупреждением о расчетной емкости.	Должно быть установлено значение не более 75 мВт (приблизительно 0,25% от 25 Втч батареи), что составляет (1/400) расчетной емкости батареи.
Счетчик циклов	Обозначает количество циклов батареи.	Должно быть установлено значение больше 0x0. Не может быть установлено в 0xFFFFFFFF.
Точность измерения	Указывает на точность измерения емкости аккумулятора.	Должен быть установлен на 95 000 или лучше, что означает точность 95% или лучше.
Максимальное время выборки	Максимально поддерживаемое время выборки между двумя последовательными оценками _BST, которые покажут разницу в оставшейся емкости.	Нет особых требований.
Мин. Время выборки	Минимальное поддерживаемое время выборки между двумя последовательными оценками _BST, которые покажут разницу в оставшейся емкости	Нет особых требований.
Максимальный интервал усреднения	Максимальный интервал усреднения в миллисекундах, поддерживаемый датчиком уровня заряда аккумулятора.	Нет особых требований.
Мин. Интервал усреднения	Минимальный интервал усреднения в миллисекундах, поддерживаемый датчиком уровня заряда аккумулятора.	Нет особых требований.
Номер модели	Номер модели аккумулятора, предоставленный производителем оригинального оборудования:	Не может быть NULL.
Серийный номер	Серийный номер аккумулятора, предоставленного производителем оборудования	Не может быть NULL.
Тип батареи	Информация о типе аккумуляторной батареи, предоставленная изготовителем оборудования	Нет особых требований.
Информация об OEM	Информация, предоставленная OEM	Нет особых требований.

Реализация ACPI информации о состоянии батареи в реальном времени

Прошивка ACPI должна реализовывать метод ACPI _BST для каждой батареи, который предоставляет информацию о состоянии батареи в реальном времени, включая оставшуюся емкость и текущую скорость разряда. Таблица ниже расширяет определения полей, описанных в спецификации ACPI, и перечисляет специфичные для Windows требования к этой информации.

Поле	Описание	Требования для Windows
Состояние батареи	Указывает, заряжается ли аккумулятор в данный момент, разряжается или находится в критическом состоянии.	Состояние аккумулятора должно сообщать о зарядке, только если аккумулятор заряжается. Аналогично, состояние батареи ДОЛЖНО сообщать о разряде, только если батарея разряжается. Батарея, которая не заряжается и не разряжается, не должна сообщать ни бита.
Уровень заряда батареи	Показывает текущую скорость разряда в мВт из батареи.	Должно быть больше 0x0 и меньше 0xFFFFFFFF. Должен быть точным в пределах значения точности измерения в _BIX.
Оставшаяся емкость аккумулятора	Показывает оставшуюся емкость аккумулятора в мВтч.	Должно быть больше 0x0 и меньше 0xFFFFFFFF. Должен быть точным в пределах значения точности измерения в _BIX
Текущее напряжение батареи	Указывает текущее напряжение на клеммах аккумулятора.	Должен быть между значением от 0x0 до 0xFFFFFFFF в мВ.

Когда какие-либо данные в _BST изменяются, платформа должна генерировать прерывание и уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве в пространстве имен ACPI.Это должно быть выполнено сразу после того, как платформа обнаружит изменение физического состояния. Это включает в себя любые изменения в поле состояния батареи для битов зарядки (например, Bit0) или разрядки (например, Bit1).

Кроме того, платформа должна реализовывать метод _BTP-Battery Trip Point-метод. _BTP позволяет Windows указать порог оставшейся емкости, при превышении которого платформа должна генерировать прерывание и уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве в пространстве имен ACPI. Метод _BTP предотвращает необходимость периодического опроса аккумулятора Windows.

Способы управления батареями

Спецификация ACPI предоставляет методы управления, зависящие от устройства и операционной системы, посредством метода, зависящего от устройства или метода управления _DSM. _DSM описан в разделе 9.14.1 спецификации ACPI.

Windows поддерживает следующие методы _DSM для устройств с батарейным питанием.

Направление скорости теплового заряда

Поле	Значение	Описание
UUID	4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e	GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции	0x0	Первая редакция этой возможности
Индекс функции	0x1	Комплект дроссельной заслонки заряда аккумулятора
Аргументы	Температурный предел	Целочисленное значение от 0 до 100, указывающее предел теплового заряда. Значение 40% означает, что аккумулятор должен заряжаться на 40% от максимальной скорости. Значение 0% указывает, что зарядка аккумулятора должна быть остановлена ​​до повторного вызова этого метода.
Возвращаемое значение	Нет	н / д

Аккумулятор, обслуживаемый пользователем

Поле	Значение	Описание
UUID	4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e	GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции	0x0	Первая редакция этой возможности
Индекс функции	0x2	Указывает, что этот _DSM предназначен для OSPM, чтобы определить, подлежит ли батарейное устройство обслуживанию пользователем или нет.
Аргументы	Нет	Аргументы не требуются.
Возвращаемое значение	Пакет, содержащий одно целое число.	0x0, если аккумулятор не подлежит обслуживанию пользователем и не может быть заменен конечным пользователем или может быть заменен конечным пользователем с помощью дополнительных инструментов. 0x1, если аккумулятор может быть заменен конечным пользователем без дополнительных инструментов.

Требуется сторожевой таймер зарядки

Поле	Значение	Описание
UUID	4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e	GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции	0x0	Первая редакция этой возможности
Индекс функции	0x3	Указывает, что этот _DSM предназначен для OSPM, чтобы определить, требует ли батарея метода управления периодического сброса сторожевого таймера для поддержания сильноточной зарядки и периода, в течение которого сторожевой таймер должен быть сброшен.
Аргументы	Нет	Аргументы не требуются.
Возвращаемое значение	Пакет, содержащий одно целое число.	0x0, если аккумулятор не требует обслуживания сторожевым таймером. Значения, включая 0x0000001e и 0x12C, указывают максимальный интервал опроса в секундах. Все остальные значения игнорируются и обрабатываются как 0x0, и сброс сторожевого таймера не требуется. Если задан допустимый интервал сторожевого таймера, Windows будет выполнять метод _BST с интервалом, не превышающим заданное значение сторожевого таймера, всякий раз, когда значение BatteryState в методе _BST установлено на зарядку. Динамическое обновление этого значения не поддерживается.

Драйверы минипорта батарей сторонних производителей

В Windows 10 OEM-производители и IHV могут разрабатывать собственные драйверы минипорта батареи сторонних производителей, чтобы заменить драйвер Microsoft cmbatt.sys и напрямую взаимодействовать с оборудованием батареи. Образец драйвера батареи предоставляется Microsoft на GitHub и как часть набора образцов WDK.

Зарядка через USB (Windows 10 для настольных версий)

Microsoft осознает ценность предоставления возможности поддержки зарядки мобильного устройства через USB.Благодаря усилиям по стандартизации, таким как переход ЕС к стандартизации зарядных устройств для мобильных телефонов, зарядные устройства USB стали широко доступны и работают на самых разных устройствах, включая телефоны с Windows, MP3-плееры, устройства GNSS и т. Д. Microsoft понимает ценность предложения одного зарядного устройства, которое может использоваться для зарядки нескольких устройств, включая устройство под управлением Windows. Кроме того, учитывая широкую отраслевую поддержку зарядки через USB, есть дополнительные преимущества, которые снижают затраты и воздействие на окружающую среду.

Начиная с Windows 8, мобильное устройство могло питаться и / или заряжаться через USB при условии соблюдения требований к зарядке аккумулятора, изложенных ниже.Кроме того, существует ряд требований, связанных с USB, которые должны быть выполнены для обеспечения качественного взаимодействия с пользователем.

1. Питание / зарядка по USB должны быть полностью реализованы во встроенном ПО платформы. Для поддержки не требуется операционная система, драйвер или приложение.

2. Устройство НЕ ДОЛЖНО выполнять перечисление при подключении к другому устройству. В результате устройство не будет заряжаться при подключении к стандартному USB-порту ПК, так как эти порты по умолчанию ограничены до 500 мА.Единственные исключения — когда этот порт используется для отладки и для начального программирования заводской прошивки.

3. Устройство поддерживает зарядку через специальный USB-порт для зарядки. Устройство должно заряжаться при подключении к зарядному устройству, которое соответствует спецификации USB-зарядки аккумулятора версии 1.2. Устройство не должно потреблять более 1,5 А в соответствии со стандартами зарядки при подключении к стандартному зарядному устройству USB. OEM может выбрать поддержку более высоких уровней тока при соблюдении следующих условий:

   • Устройство автоматически определяет тип зарядного устройства и заряжается со скоростью, соответствующей определенному типу зарядного устройства.
   • Устройство и зарядное устройство соответствуют всем применимым стандартам по электротехнике и безопасности.
   • Производитель поставляет зарядное устройство и соответствующий кабель вместе с устройством.

4. USB-зарядка поддерживается либо через стандартную розетку micro-AB, USB-C (рекомендуется), либо через фирменный разъем док-станции. Разъем micro-B НЕ допускается на устройстве. При использовании проприетарного разъема для док-станции изготовитель оборудования должен поставлять с устройством соответствующий кабель для зарядки от стандартного зарядного устройства USB.

5. Если реализован порт micro-AB, устройство должно автоматически определять тип кабеля, конфигурацию и принимать на себя соответствующую роль. Если вставлен штекер micro-B, а отладка на порту не включена, следует взять на себя роль зарядного устройства. Если вставлен штекер micro-B и на порту включена отладка, следует взять на себя роль отладки (т.е. зарядка не поддерживается). Если вставлен штекер micro-A, роль хоста USB предполагается, когда подключенные USB-устройства распознаются Windows.

6. Если порт micro-AB также функционирует как порт отладки, устройство должно предоставлять средства через встроенное ПО для переключения между зарядным устройством и ролью отладки. В настройках по умолчанию, поставляемых конечному пользователю, отладка должна быть ОТКЛЮЧЕНА.

7. Если порт micro-AB также функционирует как порт отладки, устройство должно обеспечивать альтернативный путь входного питания через специальный цилиндрический разъем или собственный разъем док-станции.

Зарядка через USB (Windows 10 Mobile)

См. Раздел USB в руководстве по разработке оборудования для Windows Phone.

Контрольные списки разработчика и разработчика платформы

Следующие ниже контрольные списки можно использовать для проверки соответствия конструкции платформы и микропрограммного обеспечения системы требованиям к батарее и подсистеме зарядки.

Подсистема батарей и контрольный список внедрения встроенного ПО ACPI

Разработчики системы должны убедиться, что они выполнили следующие задачи в своей прошивке ACPI, чтобы обеспечить правильную передачу информации о батарее и подсистеме питания в Windows:

• Добавьте объект Device () для каждого аккумуляторного устройства в пространстве имен ACPI.

• Каждое аккумуляторное устройство должно обеспечивать следующие методы и объекты контроля:

  • _HID со значением PNP0C0A.

  • _BIX-Расширенная информация о батарее:

    Передает статическую информацию о батарее, включая последнюю полную емкость заряда, расчетную емкость и количество циклов.

  • _BST-Состояние батареи:

    Передает текущее состояние батареи, включая оставшуюся емкость, скорость разряда и состояние зарядки.

  • _BTP-Точка срабатывания батареи:

    Включает модель состояния батареи, управляемую событиями, для сокращения периодической работы по опросу. _BTP позволяет Windows указать порог оставшейся емкости заряда, при котором платформа должна выдавать уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве, чтобы запросить Windows на обновление информации о состоянии аккумулятора.

  • _STA-Общий статус:

    Позволяет Windows узнать, присутствует ли батарея в устройстве, где она может быть съемной или где может быть батарея в портативной док-станции.

• Добавьте один объект Device () для адаптера переменного тока / источника питания в пространство имен ACPI.

• Устройство источника питания должно обеспечивать следующие методы и объекты управления:

  • _HID со значением ACPI0003

  • _PSR-Источник питания:

    Сообщает, находится ли источник питания в настоящее время в сети (питание переменного тока) или в автономном режиме (питание от батареи). Все входные источники питания для устройства должны быть мультиплексированы методом _PSR.Например, _PSR должен передаваться в оперативный режим, если устройство питается через цилиндрический разъем постоянного тока или отдельный разъем док-станции. Не используйте несколько источников питания ACPI.

• Метод _BIX должен поддерживать поля и ограничения, описанные в статической информации батареи выше:

  • Поле Revision должно быть установлено в 0x0.
  • Поле Power Unit должно иметь значение 0x0.
  • Расчетная емкость и Емкость последней полной зарядки Значения должны быть установлены на точные значения от батареи и подсистемы зарядки, а не равны 0xFFFFFFFF или 0x00000000.
  • Поле Battery Technology должно быть установлено в 0x1.
  • Поле Design Voltage должно быть установлено точно и не равно 0x00000000 или 0xFFFFFFFF.
  • Для Design Capacity Low необходимо установить минимальное значение, необходимое для перехода в спящий режим или выключения системы из полностью включенного состояния.
  • Гранулярность емкости батареи 1 и Степень детализации емкости 2 Поля должны быть установлены на значение не более 1% от расчетной емкости батареи.
  • Поле Cycle Count должно быть точно заполнено из подсистемы батареи.
  • Поле Measurement Accuracy должно быть установлено на 80 000d или лучше.
  • Поля Номер модели и Серийный номер не должны быть установлены в NULL.

• Предоставляет метод _BST, который позволяет Windows опрашивать состояние батареи в реальном времени. Все поля в методе _BST должны динамически возвращаться из базовой подсистемы питания и зарядки аккумулятора.Их точность должна быть в пределах значения точности измерения в методе _BIX.

• Предоставьте метод _BTP, который позволяет Windows указать пороговое значение оставшейся емкости заряда, при достижении которого платформа прерывает работу Windows уведомлением (0x80) на аккумуляторном устройстве.

• Убедитесь, что уведомление (0x80) выдается только в ответ на изменение состояния батареи или отключение ограничения емкости заряда _BTP. Не выполняйте периодически уведомление (0x80).

• Когда уровень заряда батареи достигает значения, указанного в _BIX.DesignCapacityofLow, платформа должна генерировать уведомление (0x80) на устройстве батареи метода управления.

• Для систем с несколькими батареями полностью внедрите батарейное устройство метода управления для каждой батареи.

  • Первая батарея в пространстве имен должна быть основной батареей для системы, чтобы помочь в целях отладки.

• Реализуйте метод _DSM под каждым аккумуляторным устройством, чтобы указать, может ли аккумулятор обслуживаться пользователем.

• Реализуйте метод _DSM, если во время зарядки требуется периодический сброс сторожевого таймера и Windows гарантирует периодическое выполнение метода _BST в этом окне опроса.

• Внедрите метод _DSM, если для тепловой модели платформы требуется управление скоростью зарядки аккумулятора.

Как работает аккумулятор и 3 способа его испортить

Одно из самых полезных электронных устройств, доступных нам, также является одним из самых распространенных. Современные аккумуляторы используются во многих из наших любимых технологий, что можно почти простить за то, что вы не тратите время на изучение их работы.

Но теперь для вас настало время расширить свою базу знаний за счет понимания того, как работает смартфон в вашем кармане, каковы распространенные разновидности аккумуляторов и что вы можете сделать, чтобы продлить срок их службы.

Краткая история батарей

Алессандро Вольта продемонстрировал первую работающую электромагнитную батарею в 1800 году.Его стопка из медных и цинковых пластин, разделенных пропитанными рассолом бумажными дисками, вырабатывала стабильное напряжение в течение «разумного» периода времени. Это было известно как гальваническая батарея и стало предшественником поколения экспериментов с батарейным питанием.

В 1836 году Джон Фредерик Дэниелл стандартизировал конструкцию батареи.Медный горшок, наполненный раствором медного купороса, погруженный в неглазурованный глиняный сосуд, наполненный серной кислотой, и цинковый электрод стали де-факто стандартом аккумуляторов, распространенным в бесчисленных электрических телеграфных сетях.

Перенесемся в Оксфордский университет, 1979 год.Джон Гуденаф и Коичи Мидзусима продемонстрировали работающий перезаряжаемый элемент с диапазоном 4 В, в котором в качестве положительного электрода использовался оксид лития-кобальта, а в качестве отрицательного — металлический литий. Предшественник литиевого элемента в том виде, в каком мы его знаем, родился, но был коммерциализирован только в 1991 году Sony и Asahi Kasei в своих портативных электронных устройствах.

Что такое современная батарея?

Мы используем термин современная батарея для описания электрохимических элементов, которые питают наши портативные технологические устройства.Батареи делятся на две общие категории:

• Одноразовые: одноразовые батарейки с электродами, которые необратимо меняются во время использования.
• Аккумуляторные: многоразовые батареи с электродами, восстанавливаемыми обратным током.

В большинстве современных портативных электронных устройств используется литиевая батарея, наиболее распространенной из которых является литий-ионный ( Li-ion ) элемент. Вы также можете встретить литий-полимерный ( Li-Po ) элемент, который имеет такой же электрохимический состав и общий химический состав, что и его аналог, но стоит дороже в производстве и имеет более низкую плотность энергии.

Тем не менее, Li-Po аккумуляторы по-прежнему популярны из-за их легкого веса, гибкости конструкции и улучшенных рабочих характеристик при более высоких и низких температурах, с чем Li-ion может бороться.

Литий-ионные батареи обычно содержат интеркалированное соединение лития, такое как оксид лития-кобальта (LiCoO ₂ ) в качестве одного электрода, графит в качестве второго и органический растворитель в качестве электролита.Это соединение используется из-за его высокой плотности энергии и медленной потери заряда, когда он не используется, а также из-за того, что не требуется циклическое переключение памяти для продления срока службы батареи.

Все литиевые батареи содержат температурный коэффициент давления.Это отказоустойчивый переключатель или датчик, предназначенный для предотвращения перегрева батареи в экстремальных условиях или чрезмерного использования — процесса, который обычно делает батарею бесполезной из-за необратимого повреждения химических соединений, которые делают возможным процесс заряда / разряда.

Процесс зарядки

Литиевые батареи стали предпочтительными для портативных технологий благодаря их высокой плотности энергии и перезаряжаемым качествам.

Во время процесса зарядки ионы лития перемещаются через электролит от положительного электрода из оксида лития-кобальта к отрицательному электроду из графита.При разряде или использовании ионы возвращаются через электролит, от отрицательного к положительному. Этот процесс происходит при относительно высоком напряжении — 3,7 вольт по сравнению с щелочной батареей AA при 1,5 вольт — вот почему литиевые батареи стали предпочтительным портативным источником питания для многих потребительских электронных устройств.

Литиевые батареи также входят в состав более крупных аккумуляторных блоков, таких как аккумулятор для ноутбука.Эти аккумуляторные блоки содержат ряд литий-ионных элементов, связанных в один более крупный компонент, и будут содержать ряд дополнительных компонентов:

• Датчик температуры : Датчик, отслеживающий температуру внутри упаковки, чтобы обеспечить безопасность и долговечность ячеек.
• Регулятор напряжения : Датчик и схема для контроля и регулирования выходной мощности / емкости каждой ячейки внутри блока
• Состояние заряда аккумулятора : Датчик, информирующий операционную систему о текущем состоянии заряда (например, на 47%)
• Разъем : Разъем для портативного компьютера, зависит от марки.

Литиевые батареи могут выполнить тысячи циклов заряда / разряда, прежде чем качество элемента начнет действительно ухудшаться, но есть несколько способов испортить батарею, потенциально подвергая себя опасности.

Обслуживание батареи

Положительный электрод, используемый в большинстве литиевых батарей, LiCoO ₂ , может представлять ряд опасностей в случае повреждения элемента.В отличие от ряда других вариантов батарей, использование горючего компаунда под давлением может привести к экстремальным результатам. Чтобы уменьшить это, элементы литиевых батарей подвергаются ряду испытаний на безопасность, многие из которых более строгие, чем их аналоги на основе кислоты.

Тепло

Было несколько случаев воспламенения литиевых батарей в условиях экстремальной жары.Батареи под воздействием тепла в сочетании с любым дополнительным, неожиданным давлением или коротким замыканием могут «взорваться», оставив разрушенный аккумулятор и, чаще всего, поврежденный элемент портативной техники.

Каждая литиевая батарея имеет встроенный сепаратор внутри элемента.Это различает положительный и отрицательный электроды в процессе заряда / разряда. Если этот разделитель будет перфорирован или поврежден, существует вероятность контакта электродов. Это приводит к быстрому нагреву аккумулятора, что может привести к взрыву.

Батарея имеет вентиляционный механизм, чтобы предотвратить такое возникновение, но, в конечном счете, из-за природы удаляемого химического соединения, вероятность взрывной реакции все еще сохраняется из-за тепла, выделяемого химической реакцией.

Номинальные значения разряда

Литиевые батареи предпочитают частичный разряд, а не «глубокий» или «полный».У них нет зарядной памяти, поэтому частичный разряд не повлияет на будущую производительность.

Однако «глубокая» разрядка i.е. полный разряд батареи вызовет падение напряжения литиевой батареи и может привести к необратимому повреждению батареи.

Процесс старения

Литиевые батареи стареют.Предполагается, что их максимальный срок службы составляет от 2 до 4 лет в зависимости от количества циклов заряда / разряда. Это не значит, что вам следует отслеживать количество раз, когда вы используете батарею, поскольку это было бы довольно сложно. Но отказ от использования новой батареи и оставление ее на полке не продлит срок службы батареи — батареи все равно прослужат те же 2-4 года.

Также стоит проверить, когда была произведена батарея, при покупке нового портативного технического продукта.Если он простаивал на складе в течение года, срок службы батареи уже истощился. Свяжитесь с производителем продукта и по возможности попросите новую батарею.

Существуют современные приложения для управления батареями, которые утверждают, что могут со временем обратить вспять текущую приемлемую деградацию ячеек, например, batteryOS, продукт, который будет запущен в феврале 2015 года.

Li-Air

В литиевых батареях следующего поколения будет использоваться химический состав литий-воздух, обеспечивающий чрезвычайно высокую плотность энергии во все более легких конструкциях.Литий-воздушные батареи получают преимущество в плотности энергии по сравнению с традиционными аналогами за счет использования большого количества кислорода для индукции тока, вместо того, чтобы хранить необходимый химический окислитель внутри.

К сожалению, до того, как коммерчески жизнеспособный продукт Li-Air появится в наших портативных устройствах, все еще необходимы исследования в ряде ключевых областей.

Помогло ли это вам понять батареи в ваших портативных устройствах? Дайте нам знать, что вы думаете ниже!

Кредиты на изображения: Батареи через Wikimedia Commons, Voltaic Pile через Wikimedia Commons, литий-ионные батареи через Wikimedia Commons, литий-полимерные батареи через Wikimedia Commons, 3GS со сломанной батареей через Wikimedia Commons, пустая батарея через Pixabay, плотность энергии батареи через Wikimedia Commons

Предметы домашнего обихода, о которых вы не знали, что можете контролировать их с помощью смартфона

Технологии нашли применение в повседневных предметах интерьера вашего дома.И нас ждут сюрпризы, о которых вы, возможно, даже не подумаете.

Об авторе Гэвин Филлипс (Опубликовано 690 статей)

Гэвин — младший редактор отдела Windows and Technology Explained, регулярный участник Really Useful Podcast и редактор дочернего сайта MakeUseOf, посвященного криптографии, Blocks Decoded.У него есть степень бакалавра (с отличием) в области современного письма с использованием методов цифрового искусства, разграбленных на холмах Девона, а также более десяти лет профессионального писательского опыта. Он любит много пить чая, настольные игры и футбол.

Больше От Гэвина Филлипса

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Еще один шаг…!

Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.

.