|
Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. Его состояние обычно оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно вывести аккумулятор из строя. По электрохимической системе, в настоящее время для питания портативных устройств и оборудования наиболее широко применяются свинцово-кислотные аккумуляторы (SLA), никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH), и литий-ионные (Li-ion). Появлялись литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы. Однако пока, большая часть производителей отказалась от их применения по разным причинам. Номинальная емкость аккумулятора - это количество электрической энергии, которой аккумулятор, теоретически, должен обладать в заряженном состоянии. Количество энергии определяется при разряде аккумулятора постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется в ампер-часах (А*час) или миллиампер-часах (мА*час). Ее значение указано на этикетке аккумулятора или зашифровано в обозначении его типа. Практически, эта величина колеблется от 80 до 110% от номинального значения и зависит от большого числа факторов: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, от процесса ввода в эксплуатацию, от обслуживания в процессе эксплуатации, используемых зарядных устройств, условий и срока эксплуатации и т.д. Теоретически, аккумулятор номинальной емкостью 600мА*час может отдавать ток 600 мА в течение одного часа, 60мА в течение 10 часов, или 6мА в течение 100 часов. Практически, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость ниже заявленной номинальной, а при низких токах превышает номинальную. Номинальное значение емкости аккумулятора часто обозначается буквой C, поэтому здесь и далее часто встречаются ссылки, подобные следующим: С, 0,1C или C/10. Когда говорят о разряде аккумулятора, равном 0,1C, это означает разряд током, величина которого, равна десятой части от численной величины номинальной емкости аккумулятора. Так, например, для аккумулятора емкостью 600мА*час это будет разряд током 600/10 = 60мА. Аналогично, о заряде аккумуляторов - при заряде значение 0,1C означает заряд током, равным десятой части численного значения заявленной емкости аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора измеряется в миллиомах (мОм, mOm) и в значительной степени определяет длительность его работы. При более низком внутреннем сопротивлении, аккумулятор способен отдать в нагрузку больший пиковый ток, а значит и большую пиковую мощность. Высокое же значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения при резком увеличении тока нагрузки. Аккумулятор с низким внутренним сопротивлением отдает почти всю свою энергию в нагрузку. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от емкости элемента и числа элементов в аккумуляторе, соединенных последовательно. Измеряется внутреннее сопротивление аккумуляторов на специальных приборах - анализаторах аккумуляторов, например, Cadex 7000. Саморазряд. Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своего заряда после того, как они были полностью заряжены. Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянного ими за определенное время заряда, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Для исправных Ni-Cd аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для Ni-MH - немного больше, для Li-ion на порядок меньше и оценивается за месяц. Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Ni-Cd аккумуляторы за месяц могут потерять до 20% емкости, Ni-MH - до 30%. Li-ion аккумулятор разряжается на 3 - 5% в течение первых 30 дней, затем величина тока саморазряда падает до 1 - 3% в месяц. Дополнительно к этому, электронная схема защиты, встроенная в Li-Ion аккумулятор, может потреблять до 3% в месяц. Хороший кислотный аккумулятор разряжается в среднем на 5% в месяц или 50% за год. Глубокий его разряд и последующий заряд, увеличивают ток саморазряда. Срок службы (срок эксплуатации) аккумулятора принято оценивать количеству циклов заряда / разряда, которое он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Срок службы зависит от многих факторов: методов заряда, глубины разряда, наличия обслуживания, температуры и химической природы аккумулятора. Кроме того, он определяется временем, прошедшим со дня изготовления, особенно для Li-ion аккумуляторов. Аккумулятор, как правило, считается вышедшим из строя после уменьшения его емкости до 60 - 80% от номинального значения. В силу различных причин отдельные элементы в аккумуляторе могут иметь различную емкость и напряжение, что может отрицательно сказаться на эксплуатационных параметрах. Значения срока службы для аккумуляторов различных электрохимических систем (за критерий принимается уменьшение реальной емкости аккумулятора в процессе проведения циклов заряда/разряда до 80% от номинального значения): SLA (герметичные свинцово-кислотные) - 200...500 циклов заряда/разряда (Число рабочих циклов зависит от глубины разряда. Малая глубина разряда обеспечит больше циклов.) Ni-Cd (никель-кадмиевые) - 1000...1500 циклов заряда/разряда. (При условии правильного и регулярного обслуживания число рабочих циклов может достигать в 2 - 3 раза больше. Без проведения тренировочных циклов число рабочих циклов может уменьшиться в три раза. Регулярный заряд/полный разряд увеличивает срок службы.) Ni-MH (никель-металлгидридные) - 500 циклов заряда/разряда (Число рабочих циклов зависит от глубины разряда. Малая глубина разряда обеспечит больше циклов. Регулярный заряд/полный разряд увеличивает срок службы.) Li-ion (литий-ионные) - 500...1000 циклов заряда/разряда (число рабочих циклов зависит от глубины разряда. Малая глубина разряда обеспечит больше циклов). Li-pol (литий-полимерные) - 100...150 циклов заряда/разряда (число рабочих циклов зависит от глубины разряда. Малая глубина разряда обеспечит больше циклов). |