Глава 43 Аккумуляторная батарея (АКБ). Назначение, устройство и типы
10.2.1 Назначение аккумуляторной батареиАккумуляторная батарея обеспечивает электрическим током все потребители, пока двигатель не работает или работает на очень малых оборотах, также является резервным источником питания в случае выхода из строя генератора.
Внимание
В случае выхода из строя генератора не стоит затягивать с его ремонтом, необходимо сразу решать возникшую проблему. Длительное использование исключительно АКБ может вывести ее из строя, причем в самый неподходящий момент.
Одним из основных функциональных назначений АКБ является пуск двигателя с помощью стартера.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.2 Устройство аккумуляторной батареи
В аккумуляторной батарее происходит преобразование химической энергии в электрическую.
Химия в том, что взяли и поместили в раствор серной кислоты две пластины, состоящие из свинца, и на пластинах сделали выводы (рисунок 10.1). Подсоединили к выводам два провода от генератора, начали вращать его, чтобы тот выделял электрический ток и зарядили АКБ (пока аккумулятор заряжается, он является потребителем тока). В данном случае электрическая энергия преобразовалась в химическую – аккумулятор зарядился. Отсоединили от выводов генератор и подсоединили, например, лампочку, и она загорелась! Потому что начался процесс преобразования химической энергии в электрическую. Прелесть данной конструкции в том, что процессы зарядки и разрядки можно производить многократно. И если соблюдать основные, довольно несложные, правила эксплуатации АКБ, она может прослужить долгое время.
Простейший аккумулятор состоит из двух пластин, помещенных в корпус (его еще называют банкой), этот корпус заполнен раствором серной кислоты (который называется электролитом) и закрыт сверху крышкой. В крышке имеются отверстия, через которые выведены по два вывода от каждой из пластин (положительный и отрицательный).
Рисунок 10.1 Принцип работы аккумуляторной батареи.
Любая АКБ состоит из нескольких (чаще шести) простейших батарей, описанных выше. Почему именно шести? Бортовая сеть автомобиля рассчитана на 12 вольт, а значит и аккумуляторная батарея должна выдавать столько же. Ввиду своих габаритных размеров одна банка (две пластины) обеспечивает напряжение приблизительно в 2 вольта. Для получения 12 вольт положительные и отрицательные пластины соединяют последовательно и делают два общих вывода – положительный и отрицательный (смотрите рисунок 10.2).
Примечание
Аккумуляторная батарея должна иметь такие габаритные размеры, чтобы оптимально вписаться в ограниченное пространство моторного отсека автомобиля.
Рисунок 10.2 Устройство аккумуляторной батареи.
На многих современных автомобилях для предотвращения кражи головного модуля аудиосистемы существует своеобразная защита, которая блокирует аудиомагнитолу после отключения отрицательной клеммы от аккумуляторной батареи.
Примечание
Стоит помнить, что в некоторых современных автомобилях после отключения АКБ и повторного подключения бортовой компьютер может вывести сообщение об ошибке, которое можно сбросить с помощью специализированного оборудования на СТО.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.3 Типы АКБ
По принципу необходимости обслуживания аккумуляторные батареи разделяют на: обслуживаемые и необслуживаемые. Одним из подтипов обслуживаемых стали малообслуживаемые АКБ. На данный момент применение обслуживаемых АКБ сведено к минимуму. Названия типов аккумуляторных батарей говорят сами за себя.
Основа свинцово-кислотных АКБ, о которых идет речь в данной главе, — жидкий электролит. Однако технологии производства батарей шагнули далеко вперед и сейчас довольно часто можно встретить АКБ, выполненные на базе технологии AGM, в которой сам электролит абсорбирован в стеклянных волокнах. Также не стоит забывать и о набирающих популярность гелевых АКБ (GEL), в них электролит загущен с помощью силикагеля до гелеобразного состояния.
Из-за большого многообразия типов АКБ возникло много споров относительно эффективности и стойкости каждого из них. Если по существу, то нет одного, идеального для всех эксплуатационных условий аккумулятора. Ибо, выигрывая в чем-то одном, любой тип АКБ обязательно существенно проигрывает в чем-нибудь другом. Так, например, столь популярные необслуживаемые «кальциевые» аккумуляторы имеют очень низкие показатели саморазряда и не требуют к себе какого-либо внимания, однако они очень сильно «боятся» глубоких разрядов (как пример, при многократных коротких поездках в зимний период).
Примечание
Во время зарядки АКБ происходит закипание электролита, но закипание не в бытовом понимании этого слова, просто происходит расщепление воды на кислород и водород (появляются пузырьки). Составная часть электролита – вода – выкипает, а плотность электролита, соответственно, растет. Чтобы привести плотность электролита в норму, доливают дистиллированную воду.
Внимание
Одной из существенных опасностей при плановой зарядке АКБ является выделение водорода из электролита. И вроде мало, но и взорваться может. Поэтому при обслуживании и эксплуатации АКБ необходимо соблюдать все меры предосторожности.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.
2.3.a Полярность АКБ Полярность указывает на расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Полярность бывает прямой и обратной.
Примечание
Чтобы узнать, какая полярность на вашей АКБ, установите ее к себе той стороной, ближе к которой смещены выводы. Посмотрите, какой из выводов обозначен знаком «+», а какой — знаком «-». Если «+» находится слева, значит полярность прямая, если справа – обратная.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.3.b Номинальная емкость
Номинальная емкость (обозначается С20) — количество электричества (в А·ч), которое способна отдать АКБ при 20-часовом режиме разряда током, численно равным 0,05 номинальной емкости до напряжения на выводах 10,5 В при температуре электролита 25 °С.
Внимание
Следует всегда помнить о том, что на автомобиль следует устанавливать АКБ той емкости, которая указана заводом-изготовителем транспортного средства.
В принципе, ничего страшного не случится, и первое время будет радовать резвый пуск двигателя, но не стоит забывать о том, что возможности генератора не безграничны, а условия эксплуатации автомобиля могут быть очень суровы. Как следствие, батарея большей емкости будет постоянно недополучать энергию для восстановления — не будет заряжаться на 100%, что в скором времени приведет к выходу ее из строя.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.3.c Резервная емкость
Резервная емкость (обозначается Cр) – время разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения 10,5 В при температуре электролита 25 °С.
Примечание
Резервная емкость в 1,63 раза больше номинальной в числовом выражении (так, для АКБ емкостью 55 А·ч она составляет приблизительно 90 минут). Это время, в течение которого полностью заряженная батарея может обеспечивать электроэнергией минимальное количество потребителей, необходимых для безопасного движения автомобиля в случае отказа генератора.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.3.d Ток холодной прокрутки
Ток холодной прокрутки (Iх.п.) – по ГОСТу (ДСТУ) 959-2002 – это ток разряда, который способна отдать батарея при температуре электролита минус 18 °С в течение 10 секунд при напряжении не менее 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем лучше двигатель будет пускаться зимой, однако по причине увеличения нагрузки на стартер может снизиться его ресурс.
Примечание
Величина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице ниже.
| DIN 43559, ГОСТ 959-91 | 170 | 200 | 225 | 255 | 280 | 310 | 335 | 365 | 395 | 420 |
| EN 60095-1, ГОСТ 959-2002 (Россия) | 280 | 330 | 360 | 420 | 480 | 520 | 540 | 600 | 640 | 680 |
| SAE J537 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 |
Комментарии пользователей (2)
Задать вопрос преподавателю (в обсуждении 2 комментариев)
10.
2.3.e Плотность электролита АКБ Одним из основных показателей, характеризующих рабочее состояние АКБ, является плотность электролита. Она должна быть всегда в определенном диапазоне. Если АКБ малообслуживаемая, то летом плотность немного понижают, а вот зимой, чтобы исключить вероятность замерзания электролита, повышают.
Примечание
Плотность электролита измеряется специальным прибором – ареометром.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
10.2.4 При покупке АКБ
Допустим, вы решили заменить источник питания. Придя, например, в магазин автозапчастей, определились с моделью. Теперь внимательнее. Спросите сначала АКБ сухозаряженный (без электролита) или залитый электролитом и заряженный. В первом случае срок хранения на складе не должен превышать трех лет, во втором – полугода.
Посмотрите на дату изготовления АКБ и если с даты производства прошло более одного года, выполните, по возможности, следующие проверки:
- осмотрите корпус на наличие повреждений;
Для залитых и заряженных
- уровень электролита должен находиться между метками «min» и «max» (корпус из полупрозрачного пластика) или быть выше примерно на 15 – 20 мм от верхнего торца пластин;
- плотность электролита должна составлять 1,25–1,26 г/см3 при 25±5 °С;
Маркировка АКБ
Рисунок 10.3 Маркировка АКБ по отечественному стандарту.
Рисунок 10.4 Маркировка АКБ по европейскому стандарту EN 60095-1.
Рисунок 10.5 Маркировка АКБ по американскому стандарту SAE J537.
Для всех
- цвет индикатора заряженности (если такой есть в наличии) должен быть зеленым;
- напряжение на выводах без нагрузки должно быть не менее 12,6 В.
Внимание
Так или иначе, но в наличии должна быть инструкция по эксплуатации на русском или украинском языке и гарантийный талон с указанными условиями гарантии.
Не стесняйтесь требовать от продавца выполнения описанных выше проверок, ведь автомобильная АКБ это не батарейка в плеер, и приобретается не на один месяц, причем от качества АКБ зависит работа всех электрических систем автомобиля.
Комментарии пользователей (0)
Задать вопрос преподавателю
Принцип действия и устройство аккумуляторных батарей автомобиля
Принцип действия и устройство аккумуляторных батарей автомобиля
Аккумуляторная батарея предназначена для питания электрической энергией всех потребителей при неработающем двигателе и при работе его с малой частотой вращения коленчатого вала, а также для пуска двигателя стартером.
На автомобилях используют стартерные свинцово-кислот-ные аккумуляторные батареи. Такие батареи способны кратковременно отдавать ток большой величины, что необходимо при пуске двигателя стартером.
Аккумуляторная батарея состоит из трех, шести или двенадцати последовательно соединенных аккумуляторов напряжением 2В каждый. Аккумуляторные батареи выпускаются на 6, 12 и 24В. Простейший свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой пластмассовый сосуд, в который опущены две свинцовые пластины и залит электролит из химически чистой (аккумуляторной) серной кислоты и дистиллированной воды. Если через такой аккумулятор пропускать постоянный электрический ток, то в нем будет протекать химическая реакция с образованием на положительной пластине двуокиси свинца, а на отрицательной — чистого губчатого свинца (Рb). Плотность электролита по мере заряда аккумулятора будет повышаться за счет выделения серной кислоты и поглощения воды. Напряжение на клеммах аккумулятора также будет повышаться. Такой процесс называется зарядом аккумулятора. При включении заряженного аккумулятора во внешнюю цепь будет происходить обратная химическая реакция с отдачей электрической энергии на питание включенных потребителей.
По мере разряда пластины аккумулятора будут покрываться сернокислым свинцом, плотность электролита и напряжение аккумулятора будут уменьшаться. Такой процесс называется разрядом аккумулятора. После разряда необходимо вновь зарядить аккумулятор от источника постоянного тока. Поскольку при заряде и разряде аккумулятора изменяется плотность электролита, то по плотности электролита определяют степень раз-ряженности (заряженности) аккумулятора.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Таким образом, действие аккумулятора основано на превращении электрической энергии в химическую при заряде и, наоборот, химической энергии в электрическую — при разряде.
Основными параметрами аккумулятора являются напряжение и емкость.
Напряжение на выводных штырях исправного и полностью заряженного аккумулятора около 2 В. Допускается в процессе эксплуатации разряжать аккумуляторы до 1,7 В.
Количество электричества в ампер-часах (А-ч), полученное от аккумулятора при его разряде до допустимого напряжения, называется емкостью, которую определяют как произведение силы разрядного тока в амперах на время разряда в часах. Емкость зависит от количества и размеров пластин аккумуляторов, силы разрядного тока, плотности и температуры электролита, а также степени заряженности, технического состояния и срока службы аккумулятора (батареи).
Номинальной емкостью аккумуляторной батареи называется наименьшее количество электричества в ампер-часах, которое должна отдать новая, полностью заряженная батарея при непрерывном разряде ее током, равным 0,05 номинальной емкости до напряжения 1,7 В при температуре электролита 25 °С. Номинальная емкость в основном зависит от размеров и количества пластин в аккумуляторе.
Каждый тип стартерной аккумуляторной батареи имеет свое условное обозначение, которое наносится на межэлементном соединении (перемычке) или на баке и означает:
— первое число (3, 6 или 12)—количество последовательно соединенных аккумуляторов в батарее;
— СТ или ТСТ — назначение батареи: стартерная или стартерная для тяжелых условий эксплуатации, соответственно;
— число после букв — номинальную емкость батареи, выраженную в ампер-часах.
Остальные буквы означают:
— Э, П, Т — материал бака, соответственно: эбонит, пластмасса асфальтопековая, термопластмасса;
— М, МС, Р, PC — материал сепаратора, соответственно: мипласт, мипласт со стекловолокном, мипор, мипор со стекловолокном.
Например, условное обозначение батареи 6СТ-90ЭМС указывает, что батарея состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов, стартерная, номинальная емкость батареи 90 А-ч, бак эбонитовый, а сепараторы двойные — мипласт со стекловолокном.
На автомобилях ГАЗ-66 и ГАЗ-53А устанавливается аккумуляторная батарея 6СТ-75ЭМС. Батарея состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов, размещенных в шестикамерном эбонитовом баке. Каждый аккумулятор включает в себя пять положительных и шесть отрицательных пластин. Положительные и отрицательные пластины представляют собой свинцовые решетки, заполненные активной массой, которая и участвует в химических реакциях при зарядах и разрядах аккумулятора. После сложной технологической обработки пластин активная масса положительных пластин превращается в двуокись свинца (РЬОг) (темно-коричневого цвета), а отрицательных — в губчатый свинец (Рb) (серого цвета).
Однородные пластины аккумулятора соединяются между собой с помощью бареток 5 и образуют полублоки положительных и отрицательных пластин. Чтобы предотвратить соприкосновение разноименных пластин, между ними установлены прокладки — сепараторы. Ребристая сторона сепаратора всегда обращена к положительной пластине. При такой установке сепараторов обеспечивается лучший доступ электролита в поры активной массы положительных пластин, что повышает работоспособность аккумулятора.
Рис. 1. Аккумуляторная батарея:
1 — отрицательная пластина; 2 — сепаратор: 3 — положительная пластина; 4 — предохранительный щиток; 5 —баретка: 6 — штырь: 7 — плюсовая клемма; 8 — бак аккумуляторной батареи; 9 — уплотнительная мастика: 10 — пробка; 11 — крышка аккумулятора; 12 — межэлементное соединение; 13 — вентиляционное отверстие; 14 — минусовая клемма
Для защиты кромок сепараторов и пластин от .механических повреждений при замере плотности и уровня электролита сверху положен предохранительный щиток из кислотостойкого материала.
Сверху каждый аккумулятор закрывается крышкой II с двумя отверстиями для полюсных штырей от положительных и отрицательных пластин. В крышках также выполнены резьбовые отверстия под пробку для залива электролита и штуцеры с вентиляционными отверстиями для автоматической установки уровня электролита. На некоторых батареях 6СТ-75ЭМС штуцера может и не быть. У них вентиляционное отверстие выполнено в пробке. Стыки между крышкой и баком залиты мастикой.
На дне бака выполнены ребра, на которые опираются полублоки пластин. В пространстве между ребрами скапливается осыпающаяся со временем активная масса (шлам), что на гарантийный срок исключает за.мыкание разноименных пластин.
Аккумуляторы соединяют между собой с помощью межэлементных соединений, которые привариваются к штырям полублоков. Крайние штыри аккумуляторной батареи выполняют роль плюсовой и минусовой клемм.
Камеры аккумуляторов изолированы друг от друга. Через резьбовые отверстия крышек в аккумуляторы заливается электролит.
Плотность электролита должна соответствовать климатическому району, в котором эксплуатируется батарея.
Минусовая клемма батареи соединена с массой автомобиля через выключатель батареи, а плюсовая — с бортовой сетью. Для уменьшения падения напряжения на проводах и их нагрева батарея подсоединена к сети проводами большого сечения.
На автомобилях ЗИЛ-131 и ЗИЛ-130 используется батарея 6СТ-ЭМС. По устройству она аналогична батарее 6СТ-75ЭМС, но имеет в каждом аккумуляторе по шесть положительных и семь отрицательных пластин, что увеличивает ее емкость.
На автомобиле ЗИЛ-131 к батарее могут придаваться гидростатические пробки, которые исключают попадание воды в аккумуляторы при преодолении глубокого брода.
На автомобиле «Урал-375Д» устанавливается батарея типа 6СТЭН-140М. Ее особенностью является наличие деревянного ящика, в котором размещаются шесть эбонитовых баков. Клеммы выведены на панель ящика и защищены съемной коробкой. Емкость батареи повышена за счет увеличения количества и площади пластин.
Battery Operated Devices and Systems
Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDemocratic Republic of the CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФедеративные Штаты МикронезииФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияG renadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Geo rgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe
Варианты покупки Bundle (Hardcover, Ebook) 50% скин.
$164,50
Налог с продаж будет рассчитываться при оформлении заказа
Бесплатная доставка по всему миру
Минимальный заказ не указан новейшие технологические разработки. Книга охватывает самые последние тенденции, особенно для вездесущих литий-ионных аккумуляторов. Особое внимание уделяется энергопотреблению устройств и систем с батарейным питанием, а также последствиям для срока службы батареи и времени работы. Управление батареями также подробно рассматривается, особенно в том, что касается методов зарядки, а также критериев выбора батареи. В этой книге описываются различные портативные и промышленные устройства, а также основные характеристики всех первичных и вторичных батарей, используемых в этих приложениях. Портативные приложения включают мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты, видеокамеры, персональные цифровые помощники, медицинские инструменты, электроинструменты и портативные GPS. Промышленные приложения варьируются от аэрокосмической и телекоммуникационной до аварийных систем, выравнивания нагрузки, хранения энергии, сбора платы за проезд, различных счетчиков, регистраторов данных, бурения нефтяных скважин, океанографии и метеорологии.
В книге также обсуждается беспроводная связь, т. е. Wi-Fi, Bluetooth и Zigbee, и в заключение приводятся некоторые рыночные соображения. Ссылки для дальнейшего чтения предоставляются через 275 ссылок. Эта книга будет ценным источником информации для исследователей, интересующихся устройствами и системами, питающимися от батарей. Он также понравится выпускникам, работающим в научно-исследовательских учреждениях; университеты и предприятия, занимающиеся источниками энергии и преобразованием энергии; инженеры-строители, электрики и транспортники; и химики.
Основные характеристики
- Всесторонний обзор применения аккумуляторов
- Включает 209 рисунков и 62 таблицы
- Описывает современные технологические разработки источники питания и преобразования энергии, инженеры-строители, электрики и транспортники, а также химики
Содержание
- Глава 1
Области применения аккумуляторов
1.1. Введение
1.2. Секторы применения и рыночные соображения
1.
2.1. Вычислительная техника
1.2.2. Связь
1.2.3. Портативные инструменты
1.2.4. Медицинские применения
1.2.5. Другие портативные устройства
1.2.6. ИБП и резервные батареи
1.2.7. Аэрокосмическая и военная промышленность
1.2.8. Электромобили и гибридные электромобили
1.2.9. Автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС)
1.3. Срок службы приложений и батареи
Каталожные номераГлава 2
Категории и типы батарей
2.1. Введение
2.2. Батареи для портативных устройств
2.2.1. Цинк-угольные батареи
2.2.2. Щелочные батареи
2.2.3. Первичные батареи из оксида цинка/оксида серебра
2.2.4. Первичные воздушно-цинковые батареи
2.2.5. Сильные и слабые стороны и основные области применения первичных аккумуляторов на водной основе
2.3. Батареи, используемые как в портативных, так и в промышленных/автомобилях
2.3.1. Первичные литиевые батареи
2.3.1.1. Литий-диоксидные батареи
2. 3.1.2. Литий/тионилхлоридные батареи
2.3.1.3. Литий-диоксид-марганцевые батареи
2.3.1.4. Литий/угольные монофторидные батареи
2.3.1.5. Сравнение первичных литиевых батарей и рыночных соображений
2.3.2. Перезаряжаемые литиевые батареи (Li отрицательный электрод)
2.3.3. Литий-ионные батареи
2.3.4. Аккумуляторы на водной основе
2.3.4.1. Свинцово-кислотные аккумуляторы
2.3.4.2. Никель-кадмиевые батареи
2.3.4.3. Никель-металлогидридные батареи
2.3.4.4. Вторичные батареи из оксида цинка/оксида серебра
2.3.4.5. Сравнение главных вторичных батарей
2.4. Батареи, используемые только в промышленных/автомобилях
2.4.1. Вторичные водные батареи
2.4.1.1. Никель-водородные батареи
2.4.1.2. Никель-железные батареи
2.4.1.3. Никель-цинковые батареи
2.4.1.4. Большие воздушно-цинковые батареи
2.4.1.5. Цинк/бромные батареи
2.4.1.6. Ванадиевые окислительно-восстановительные батареи (VRB)
2.4. 2. Тепловые батареи
1. Литий-алюминиевые/железо-сульфидные батареи
2. Натриевые/серные батареи
3. Натрий-никель-хлоридные (Zebra) батареи
4. Литий-металло-полимерные батареи
Каталожные номераГлава 3
Портативные приложения
3.1. Общие соображения
3.2. Характеристики некоторых приложений
A. Видео/аудиоприложения
3.2.1. Ноутбуки, планшетные ПК и ультрамобильные ПК (UMPC)
3.2.2. Электронные книги
3.2.3. Сотовые телефоны и смартфоны
3.2.4. Персональные цифровые помощники (КПК)
3.2.5. Мобильное ТВ
3.2.6. Цифровые фотокамеры (DSC)
3.2.7. Цифровые видеокамеры
3.2.8. Портативные плееры
3.2.9. Портативные телефоны VoIP (передача голоса по протоколу Интернет)
3.2.10. Профессиональное аудио/видео оборудование
B. Медицинское оборудование
B1. Счетчики
3.2.11. Глюкометр
3.2.12. Пульсоксиметрия
3.2.13. Разное
B2. Терапевтические устройства
3. 2.14. CPR (сердечно-легочная реанимация) и AED (автоматическая
Внешний дефибриллятор)
3.2.15. Кардиостимуляторы и другие портативные устройства для управления сердечным ритмом
3.2.16. Другие терапевтические устройства
B3. Диагностические устройства
B4. Разные медицинские устройства
C. Разное применение
3.2.17. Любительские и профессиональные электроинструменты
3.2.18. Портативные считыватели штрих-кодов
3.2.19. Портативные платежные терминалы
3.2.20. Ручной GPS (система глобального позиционирования)
3.2.21. Рыболовные принадлежности
3.3. Управление питанием портативных устройств
A. Управление питанием компонентов устройства
3.3.1. Транзисторы
3.3.2. Микропроцессоры и микроконтроллеры
3.3.3. Регуляторы напряжения
3.3.4. Радиочастотная связь
3.3.5. Дисплей
3.3.6. Питание и защита порта
3.3.7. Дополнительное освещение
3.3.8. Жесткие диски
B. Управление температурным режимом компонентов устройства
C. Управление батареями
3.3.9. Концепция Smart Battery
3.3.10. Использование аккумуляторных батарей в экстремальных условиях
3.3.11. Радиочастотные помехи
3.3.12. Зарядка аккумулятора
3.4. Тенденции в выборе аккумуляторов для портативных устройств
СсылкиГлава 4
Промышленное применение (кроме дорожных транспортных средств)
4.1. Введение
4.2. Счетчики
4.2.1. Измерители мощности
4.2.2. Счетчики газа
4.2.3. Счетчики воды
4.2.4. Теплосчетчики
4.2.5. Расходомеры
4.2.6. Прочие счетчики
4.2.7. Счетчики с функцией AMR
4.3. Регистраторы данных
4.4. Сенсоры и сенсорные сети
4.5. Сигнализация и системы безопасности
4.5.1. Портативное видеонаблюдение
4.5.2. Беспроводные сигналы тревоги
4.5.3. Дистанционное управление уровнем
4.5.4. Наблюдение за линиями электропередач
4.5.5. Контрольно-измерительные приборы для трубопроводов (PIG)
4.5.6. Системы контроля доступа
4.6. Автоматические вспомогательные системы
4.6.1. Аварийное освещение
4.6.2. Маяки
4.6.3. Автоматическое уведомление о сбое (ACN)
4.7. Бурение нефтяных скважин
4.8. Океанография
4.8.1. Текущие метры
4.8.2. GPS-буи
4.8.3. Сейсмометрия
4.8.3.1. Обнаружение цунами
4.8.4. Подводные планеры
4.8.5. Местоположение по системе Argos
4.9. Системы слежения и мониторинга
4.9.1. Радиочастотная идентификация (RFID)
4.9.1.1. Электронный сбор платы за проезд (ETC)
4.9.2. Спутниковое слежение
4.9.2.1. Созвездие GPS
4.10. Метеорология и атмосферные науки
4.10.1. Метеорологические спутники
4.10.2. Пусковые установки
4.10.3. Портативные станции мониторинга погоды и окружающей среды
4.11. Аэрокосмические приложения
4.11.1. Самолет
4.11.2. Планетарные и космические исследования
4.11.2.1. Роботизированное исследование космоса
4.11. 2.2. Миссии по исследованию человека
4.11.2.3. Общие характеристики космических батарей
4.11.2.4. Примеры миссий
4.12. Военное применение
4.12.1. Боеприпасы
4.12.2. Беспилотные авиационные системы
4.12.3. Солдатское снаряжение
4.12.4. Разное военно-морское применение
4.13. Робототехника
4.13.1. Подробная информация об оборудовании робота
4.13.2. Примеры мобильных автономных роботов
4.13.2.1. Мобильные микророботы
4.14. Микроэлектромеханические системы (МЭМС)
4.15. Сельскохозяйственные приложения
4.16. Стационарные приложения, связанные с энергетикой
4.16.1. Выравнивание нагрузки, качество электроэнергии и ИБП
4.16.2. Телекоммуникации
4.17. Часы реального времени и резервное копирование памяти
4.18. Беспроводная связь
Каталожные номераГлава 5
Применение в транспортных средствах: тяговые системы и системы управления
5.1. Введение
5.2. Электромобили (ЭМ)
5. 2.1. Новые предложения: будут ли они успешными?
5.3. Основы гибридных электромобилей (HEV)
5.3.1. Микрогибриды
5.3.2. Мягкие гибриды
5.3.3. Мягкие гибриды
5.3.4. Полные гибриды или Power Assist
5.3.5. Подключаемые гибриды (PHEV)
5.3.6. Гибридный электромобиль на топливных элементах (FCHEV)
5.3.7. Большие гибридные автомобили: автобусы, легкие грузовики и трамваи
5.4. Дополнительная информация о гибридных автомобилях
5.4.1. Настоящее производство ГЭМ и перспективы
5.4.2. Тойота Приус
5.5. Тяговые батареи
5.5.1. Общие требования
5.5.2. Система управления батареями (BMS)
5.5.3. Аккумуляторные технологии
5.5.3.1. Свинцово-кислотные аккумуляторы
5.5.3.2. Ni-MH батареи
5.5.3.3. Литий-ионные аккумуляторы
5.5.3.4. Другие химические вещества для аккумуляторов
5.6. Системы управления транспортными средствами
5.6.1. Последние разработки в области автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов
5. 7. Электрические велосипеды
СсылкиСписок сокращений
Подробная информация о продукте
- Количество страниц: 408
- . : 9780080932545
Об авторе
Джанфранко Пистойя
Принадлежности и опыт
бывший директор по исследованиям, Национальный исследовательский совет, Рим, Италия
Оценки и обзоры
Написать отзыв
В настоящее время нет обзоров для «Устройства и системы, работающие от аккумуляторов»
Аккумуляторы для устройств IoT — BaseApp Systems
ВведениеМы уже знаем, что такое аккумулятор. Мы сталкиваемся с ним почти каждый день, и он стал неотъемлемой частью нашей жизни. Например, смартфон, которым вы пользуетесь. Он работает на компактной форме литий-ионного аккумулятора. Но просто иметь аккумулятор недостаточно. Нам нужна хорошая батарея, которая может обеспечить работу нашего устройства в течение обоснованного периода времени.
Вы будете разочарованы, если вам придется заряжать аккумулятор смартфона через каждые несколько часов использования. Таким образом, вы будете искать аккумулятор, который занимает минимальное количество времени для зарядки и выдает выход, скажем, как минимум на сутки после одного полного цикла зарядки. Та же теория применима к устройствам Интернета вещей, которые работают от аккумуляторов. Устройство IOT — это не что иное, как простое устройство, подключенное к Интернету для обмена информацией. Каждое устройство IoT имеет разные требования к питанию. Простой сенсорный узел сможет работать от батарейки АА или даже от плоской круглой круглой батарейки с выходным напряжением 3 В и будет потреблять очень меньший ток. Но устройству Интернета вещей, которому нужен двигатель, потребуется нечто большее. Для него потребуется аккумулятор, способный отдавать до 2 Ампер тока, как герметичный свинцово-кислотный аккумулятор с выходным напряжением 12В.
Типы батарейБольшинство батарей, которые мы используем, называются химическими батареями.
Функция химической батареи проста: преобразовывать химическую энергию в электрическую и наоборот. Типы батарей зависят от множества критериев. Например, некоторые приложения требуют коротких всплесков питания, тогда как некоторые требуют непрерывной подачи. Некоторым требуется большой ток для работы, в то время как другие будут нормально работать с низкими значениями тока. С точки зрения применения батареи различаются, и их необходимо выбирать с умом, особенно в области Интернета вещей, где срок службы батареи имеет первостепенное значение. Есть много вариантов на выбор, некоторые из которых приведены ниже: - Литиевые: Литиевые батареи бывают разных видов. Самые известные из них, используемые в приложениях IoT, имеют формат кнопки или монеты .
- Литиевые элементы кнопочного типа (BR) изготовлены из литиевого сплава и геля монофторида углерода. Этот тип элемента имеет напряжение 3 В и падает до 2,2 В при разряде. Он имеет низкую скорость саморазряда и идеально подходит для устройств, которые предназначены для более продолжительной работы и имеют низкое энергопотребление. Обычно они используются в RTC и резервном копировании памяти. Обычные модели включают BR2032 (190 мАч), BR1225 (48 мАч) и т.д.
Изображение взято из источника. Они используются в устройствах, которые не предназначены для длительной работы, но требуют более высоких импульсных токов. Элементы типа CR используют диоксид марганца в качестве катода, который снижает внутреннее сопротивление батареи. Они используются там, где требуется импульсный ток, например, в пультах дистанционного управления, небольших беспроводных устройствах, вспышках. Общие модели включают CR2032 (225 мАч), CR2025 (165 мАч) и т. д.
- Глава 1
2.1. Вычислительная техника 
3.1.2. Литий/тионилхлоридные батареи 
2. Тепловые батареи 
2.14. CPR (сердечно-легочная реанимация) и AED (автоматическая 
Управление батареями 
Системы контроля доступа 
2.2. Миссии по исследованию человека 
2.1. Новые предложения: будут ли они успешными? 
7. Электрические велосипеды 
Вы будете разочарованы, если вам придется заряжать аккумулятор смартфона через каждые несколько часов использования. Таким образом, вы будете искать аккумулятор, который занимает минимальное количество времени для зарядки и выдает выход, скажем, как минимум на сутки после одного полного цикла зарядки. Та же теория применима к устройствам Интернета вещей, которые работают от аккумуляторов. Устройство IOT — это не что иное, как простое устройство, подключенное к Интернету для обмена информацией. Каждое устройство IoT имеет разные требования к питанию. Простой сенсорный узел сможет работать от батарейки АА или даже от плоской круглой круглой батарейки с выходным напряжением 3 В и будет потреблять очень меньший ток. Но устройству Интернета вещей, которому нужен двигатель, потребуется нечто большее. Для него потребуется аккумулятор, способный отдавать до 2 Ампер тока, как герметичный свинцово-кислотный аккумулятор с выходным напряжением 12В. 
Функция химической батареи проста: преобразовывать химическую энергию в электрическую и наоборот. Типы батарей зависят от множества критериев. Например, некоторые приложения требуют коротких всплесков питания, тогда как некоторые требуют непрерывной подачи. Некоторым требуется большой ток для работы, в то время как другие будут нормально работать с низкими значениями тока. С точки зрения применения батареи различаются, и их необходимо выбирать с умом, особенно в области Интернета вещей, где срок службы батареи имеет первостепенное значение. Есть много вариантов на выбор, некоторые из которых приведены ниже: 
Обычно они используются в RTC и резервном копировании памяти. Обычные модели включают BR2032 (190 мАч), BR1225 (48 мАч) и т.д. Изображение взято из источника
- Цинк-воздух: эти элементы обладают превосходной плотностью энергии, но также имеют высокую скорость саморазряда. Из-за этого их можно использовать только в течение нескольких месяцев и не рекомендуется.
Изображение взято из источника. Изображение взято из источника Изображение взято из источника Снимок сделан из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника Изображение взято из источника. Общая производительность этой батареи умеренная, так как емкость ниже, чем у кобальтового варианта. Номинальное напряжение составляет от 3,7 В до 3,8 В. Удельная энергоемкость находится в пределах от 100 до 150 Втч/кг. Жизненный цикл варьируется от 300 до 700 циклов. Эта батарея более безопасна, чем версия Cobalt. Эта батарея смешивается с другими активными металлами для улучшения определенных характеристик, таких как удельная энергия (емкость батареи), удельная мощность (нагрузочная способность и долговечность).
Изображение взято из источника . Кроме того, удельная энергия меньше, чем у кобальтового варианта. Низкая температура снижает производительность. Этот аккумулятор имеет более высокую скорость саморазряда. Удельная энергия колеблется от 90 до 120 Втч/кг. Жизненный цикл составляет от 1000 до 2000 циклов. Эта батарея имеет очень плоскую кривую разряда напряжения. Изображение взято из источника Изображение взято из источника Тип батареи Характеристики щелочной + Высокая токовая нагрузка Цинк-углерод Литий (BR) + Более широкий диапазон температур по сравнению с серией CR Литий(CR) + Хорошая устойчивость к импульсному току Литий-тионилхлорид + Широкий диапазон рабочих температур (от -55 до 85 C) Цинк-воздушный Высокая плотность энергии, короткий срок службы батареи (недели или месяцы) Никель Кадмий Быстрый, простой заряд, большее количество циклов заряда-разряда, относительно низкая плотность энергии, страдает эффектом памяти Никель-металлогидридный Большая емкость памяти, меньше проблем с эффектом памяти, экологичность, ограниченный ток разряда Свинцово-кислотный Наименее дорогой, надежный, не требующий особого обслуживания, с высокой скоростью разряда, с низкой плотностью энергии, неэкологичный Литий-ионный Высокая плотность энергии, относительно низкий саморазряд, низкие эксплуатационные расходы, требуется схема защиты по напряжению и току, эффект старения Литий-ионный полимер Гибкий форм-фактор, легкий вес, меньшая плотность энергии, меньший срок службы Литий Кобальт Дорого, высокая удельная плотность энергии, ограниченная удельная мощность Литий Марганец Меньшая вместимость, большая мощность, используемые в медицинских приборах и электроприводах Фосфат лития Хорошая разрядная способность, меньшая емкость, относительно высокий саморазряд, используется в приложениях, требующих высокого тока нагрузки Хороший температурный диапазон, более длительный срок службы по сравнению с другими батареями, более высокая скорость зарядки, низкая удельная энергия, высокая стоимость Изображение взято из источника 0370 Тип батареи Стоимость $/Ватт-час Свинцово-кислотный 0,17 $ щелочной $0,19 Цинк-углерод $0,31 никель-металлогидридный 0,99 $ никель-кадмиевый 1,50 долл. Литий-ионный 0,47 $ Прежде чем решить, какой аккумулятор использовать, необходимо принять во внимание следующие факторы: > Номинальное напряжение — это наименьшее напряжение, при котором может работать ваше устройство. Выбранный аккумулятор должен иметь минимальное номинальное напряжение, равное номинальному напряжению устройства или меньшее его. > Продолжительность работы устройства дает представление о емкости аккумулятора. Емкость батареи измеряется в Ач (ампер-час) или Втч (ватт-час). Еще одна распространенная единица измерения – мАч. Миллиампер-час — это тысячная часть ампер-часа (Ач). > При определении срока службы батареи необходимо учитывать количество перезарядок батареи, удержание заряда и реакцию на непрерывный заряд. > Напряжение отключения важно в приложениях, где вы хотите реализовать функцию, позволяющую узнать об окончании заряда батареи. Зная напряжение отключения, вы можете легко реализовать схему, которая отключает батарею, когда она достигает этого значения. > Физические характеристики батареи также важны. Например, носимому IoT-устройству потребуется очень маленькая и тонкая батарея, но в более крупных масштабах, таких как автоматизация умного дома, размер батареи не будет иметь значения. > Экологические факторы, которые следует учитывать, включают способность батареи противостоять влаге, коррозии, перегреву, вздутию, выдерживать удары и повреждения.
В основном он используется в приложениях с низким рабочим циклом. Номинальное напряжение, которым обладает элемент, составляет 1,5 В и падает до 0,9 В.В.
Единственным недостатком является то, что эти клетки очень дороги из-за используемого в них материала.
Из-за этого батареи появляются разряженными раньше, чем обычно. Удельная энергия колеблется от 40 до 60 Втч/кг. Удельная мощность 150 Вт/кг. Жизненный цикл составляет 2000 циклов.
Удельная энергия колеблется от 60 до 120 Втч/кг. Удельная мощность колеблется от 250 до 1000 Вт/кг. Жизненный цикл составляет от 180 до 2000 циклов.
Во время разряда они перемещаются от отрицательного электрода к положительному, а при зарядке — от положительного к отрицательному. Они имеют интеркалированное соединение лития, которое служит электролитом. Эти соединения состоят из солей лития в органическом растворителе, таком как этиленкарбонат. Удельная энергия колеблется от 100 до 265 Втч/кг. Удельная мощность колеблется от 250 до 340 Вт/кг. Жизненный цикл составляет от 400 до 1200 циклов.
Напряжение LiPO зависит от химического состава батареи. Чтобы узнать напряжение разрядки и напряжение зарядки, необходимо обратиться к техническому описанию продукта. Проблема с этими батареями заключается в том, что на них влияют перезарядка, чрезмерная разрядка, перегрев, короткое замыкание и т. д., что приводит к вздутию, утечке или возгоранию.
Обладает низкой емкостью. С точки зрения безопасности это один из самых безопасных литий-ионных аккумуляторов.
Сравнение Таблица
Анод(-)
Катод(+)
Номинальное напряжение (В)
Прибл.
Плотность энергии (МДж/кг)
Цинк
Диоксид марганца
1,5
0,5
+ Высокий потребляемый ток
+ Низкий уровень разряда (3% в год)
— Более дорогой по сравнению с цинко-углеродным сплавом
Цинк
Диоксид марганца
1,5
0,13
+Экономичные, недорогие аккумуляторы
— Низкий ток потребления
— Низкий рабочий диапазон температур (от -5 до 55 C)
— Высокий саморазряд (30 % в год)
— Возможность утечки
Литий
Монофтористый углерод
3
1,3
+ Высокий внутренний импеданс
+ Стабильная кривая напряжения и тока разряда
+ Низкий саморазряд (0,5% в год)
-низкий импульсный ток
Литий
Диоксид марганца
3
1
+ Стабильное напряжение во время разряда
+ Низкий саморазряд (1% в год)
+ Низкая стоимость благодаря широкому использованию
— Конический профиль разряда
Литий
Серокислородный хлор
3,6
1,04
+ Очень низкий саморазряд (0,08 % в месяц)
+ Высокая допустимая токовая нагрузка
— Низкая скорость разряда по току
— Опасный электролит и катод
Цинк
Кислород
1,4
1,69
Кадмий
Гидроксид никеля
1,2
50–150 Вт·ч/л
— Высокий саморазряд (15 % в месяц)
Металлический сплав для хранения водорода
Гидроксид никеля
1,2
140–300 Вт·ч/л
— Высокий саморазряд (30% в месяц)
Пористый свинец
Двуокись свинца
2,1
60–110 Вт·ч/л
— Средний саморазряд (5% в месяц)
Графит
Оксид металла
3,6
250–693 Вт·ч/л
— Средний саморазряд (3% в месяц)
Графит
Оксид металла
3,6
100–265 Вт·ч/кг
Графит
Оксид лития-кобальта
3,6
150–200 Втч/кг
Графит
Литий-оксид марганца
3,7
100–150 Втч/кг
Графит
Литий-фосфат железа
3,3
90–120 Втч/кг
Титанат лития
Графит
Титанат лития
2,4
50–80 Втч/кг
США
Факторы, которые следует учитывать перед выбором
