2Методика оценки технического уровня аккумуляторной батареи

2.1Связь между параметрами разряда стартерных аккумуляторных батарей

Пусковые качества аккумуляторной батареи определяются ее внутренним электрическим сопротивлением. Величина этого сопротивления в зависимости от типа батареи и условий ее разряда составляет сотые и тысячные доли Ом. Поэтому на практике пусковые качества стартерной батареи оценивается величиной тока холодной прокрутки. В настоящее время ток холодной прокрутки определяется по методикам SAE i537, EN 50342+A1 и МЭК 600951 (ГОСТ Р53165-2008).

В отличии от методики SAE, в стандартах EN, ГОСТ Р время стартерного разряда принято равным 10 с. Для полностью заряженной батареи, подвергнутой предварительному циклированию, в режиме постоянства разрядного тока, ее напряжение на 10 и 30 с различаются незначительно, т.е. влиянием продолжительности разряда в указанном диапазоне можно пренебречь. Тогда можно предположить, что параметры разряда аккумуляторной батареи по различным методикам являются координатами точек общей вольт-амперной характеристики (рис. 2.1).

Связующим звеном, позволяющим провести сопоставление показателей стартерного разряда, является внутреннее сопротивление батареи, которое рассчитывается по формуле

. (2.1)

Независимо от номинальной емкости при 100% - заряженности батареи и температуре электролита -18^oC величина начального разрядного напряжения U_нр=11,5 В[5].

Учитывая, что в пределах диапазона рабочих токов, потребляемых стартером, вольт-амперная характеристика батареи аппроксимируется линейной зависимостью (см. рис. 2.1) можно установить связь между нормальными значениями тока холодной прокрутки

или (2.2)

. (2.3)

Пересчет нормативных показателей стартерного разряда аккумуляторных батарей, выпускаемых по различным стандартам, по приведенным выше соотношениям позволяет привести сопоставимую оценку пусковых качеств батарей по любому, принятому при сравнении току холодной прокрутки. Очевидно, из ряда аккумуляторных батарей, имеющих сопоставимые размеры и одинаковую номинальную емкость, лучшими показателями стартерного разряда будет обладать батарея, из которой будет максимальный фактический ток холодной прокрутки по данному стандарту.

Необходимо отметить, что величину тока разряда (как заявленный показатель) устанавливает изготовитель батареи, а показатель напряжения регламентируется нормативным документом (стандартом) для всех типов батарей данного назначения (стартерного).

Рис. 2.1. Нормативные показатели стартерного разряда аккумуляторной батареи на ее вольт-амперной характеристике

2.2Резервная и номинальная ёмкости аккумуляторной батареи

Емкость аккумулятора – это количество электричества, полученное при его разряде до установленного конечного напряжения. В практических расчетах емкость аккумулятора принято выражать в ампер-часах (А*ч).

Таким образом, согласно определению, разрядную емкость С_р аккумулятора можно вычислить, умножив силу разрядного тока I_р на продолжительность разряда t_р (при условии, что I_р=const).

. (2.4)

Разрядная емкость, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается изготовителем, называется номинальной емкостью. Величина номинальной емкости стартерных батарей определяется, как правило, при двадцатичасовом режиме разряда, то есть – при непрерывном разряде током, равным по величине 0,05С₂₀ (0,05 от значения емкости, указанной производителем в наименовании батареи) при температуре +25^оС. Например для аккумуляторной батареи типа 6СТ55А ток разряда будет равен 2,75 А, а для батареи 6СТ-75А -3,75 А. При определении номинальной емкости разряд прекращается в момент достижения на выводах двенадцативольтовой батареи величины напряжения, равной 10,5 В.

По усмотрению производителя допускается устанавливать величину номинальной емкости при двадцатичасовом режиме разряда в ампер-часах (А*ч) и (или) величину резервной емкости при разряде током 25 А – в минутах (мин).

Резервная емкость показывает величину времени в минутах, которое потребуется для разряда любой двенадцативольтовой батареи (независимо от величины ее емкости) током 25 А до коечного напряжения 10,5 В при температуре 25±2^оС.

Величина разрядного тока 25 А при определении резервной емкости выбрана не случайно. По данным разработчиков систем электрооборудования автомобилей, именно такая минимальная величина тока будет потребляться электрооборудованием современного автомобиля для обеспечения его безопасного движения. Таким образом, получается, что величина резервной емкости показывает, сколько времени сможет продолжать двигаться автомобиль, используя только электрическую энергию аккумуляторной батареи в случае выхода из строя генератора автомобиля, при условии, что на момент отказа генератора батарея была полностью заряжена.

Для того, что бы вывести зависимость между резервной емкости и номинальной разрядной емкости, используем формулу Пейкерта

, (2.5)

где: τ_р – продолжительность разряда до конечного напряжения;

n, k – постоянные коэффициенты.

, (2.6)

.

Численное значение коэффициента n определяем для контрольной точки С₂₀=55 А*ч, С_r=88 мин – n=1.1828.

Тогда зависимость резервной емкости батареи открытого исполнения от ее номинальной емкости 20-часового разряда примет окончательный вид

.

Данная формула приведена в международном МЭК 60095-1 и российском ГОСТ Р 53165-2008 стандартах.

В [5] получено более простое для расчета выражение, вывод которого базируется на формуле Либенова

.