Назначение батареи — хранить энергию и высвобождать ее в желаемое время. В этом разделе рассматривается разрядка при различных скоростях C и оценивается глубина разряда, до которой аккумулятор может безопасно дойти. В документе также наблюдаются различные характеристики разряда и исследуется срок службы батареи при различных схемах нагрузки.
Электрохимическая батарея имеет преимущество перед другими устройствами накопления энергии в том, что энергия остается высокой в течение большей части заряда, а затем быстро падает по мере истощения заряда. Суперконденсатор имеет линейный разряд, а сжатый воздух и маховик-накопитель являются обратным аккумулятором, обеспечивая в начале максимальную мощность.Рисунки 1, 2 и 3иллюстрируют смоделированные характеристики разряда накопленной энергии.
Большинство аккумуляторных батарей могут кратковременно перегружаться, но это необходимо делать кратковременным. Срок службы аккумулятора напрямую зависит от уровня и продолжительности воздействия нагрузки, включая заряд, разрядку и температуру.
Любители дистанционного управления (RC) — это особая порода пользователей батарей, которые максимально повышают устойчивость к «хилым» высокопроизводительным батареям, разряжая их при температуре C 30°C, что в 30 раз превышает номинальную емкость. Каким бы захватывающим ни был радиоуправляемый вертолет, гоночный автомобиль или скоростной катер; продолжительность жизни пакетов будет короткой. Любители RC хорошо осведомлены о компромиссе и готовы как заплатить цену, так и столкнуться с дополнительными рисками для безопасности.
Чтобы получить максимальную энергию на вес, производители дронов стремятся к элементам с высокой емкостью и выбирают Energy Cell. В отличие от отраслей, требующих больших нагрузок и длительного срока службы. В этих приложениях используются более надежные Power Cell с уменьшенной емкостью.
Глубина разряда
Свинцово-кислотный разряд до 1,75 В/элемент; система на основе никеля до 1,0В/элемент; и большинство литий-ионных аккумуляторов — до 3,0В/ячейку. На этом уровне расходуется примерно 95 процентов энергии, и напряжение быстро упадет, если разряд продолжится. Чтобы защитить батарею от чрезмерной разрядки, большинство устройств предотвращают работу за пределами указанного напряжения окончания разряда.
При снятии нагрузки после разряда напряжение исправного аккумулятора постепенно восстанавливается и повышается до номинального. Различия в сродстве металлов в электродах создают этот потенциал напряжения, даже когда батарея разряжена. Паразитная нагрузка или высокий саморазряд препятствуют восстановлению напряжения.
Высокий ток нагрузки, как это бывает при сверлении бетона электроинструментом, снижает напряжение аккумулятора, а порог напряжения конца разряда часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить преждевременное отключение. Напряжение отсечки также следует снизить при разрядке при очень низких температурах, поскольку напряжение аккумулятора падает, а внутреннее сопротивление аккумулятора возрастает.
Перезарядка свинцово-кислотного аккумулятора может привести к образованию сероводорода — бесцветного, ядовитого и легковоспламеняющегося газа с запахом тухлых яиц. Сероводород также образуется при разложении органических веществ в болотах и сточных водах и присутствует в вулканических газах и природном газе. Газ тяжелее воздуха и скапливается на дне плохо вентилируемых помещений. Поначалу обоняние сильное, со временем притупляется, и пострадавшие не замечают присутствия газа.
Что представляет собой цикл разрядки?
Под циклом разрядки/зарядки принято понимать полную разрядку заряженного аккумулятора с последующей перезарядкой, но это не всегда так. Батареи редко полностью разряжаются, и производители часто используют формулу 80-процентной глубины разряда (DoD) для оценки батареи. Это означает, что только 80 процентов доступной энергии поставляется, а 20 процентов остается в резерве. Циклическая работа батареи при неполной разрядке увеличивает срок ее службы, и производители утверждают, что это ближе к полевым характеристикам, чем к полному циклу, поскольку батареи обычно заряжаются с некоторым запасом емкости.
Не существует стандартного определения того, что представляет собой цикл разрядки. Некоторые счетчики циклов добавляют полный счетчик при зарядке аккумулятора. Умной батарее может потребоваться разрядка на 15 процентов после зарядки, чтобы пройти цикл разрядки; все, что меньше, не считается циклом. Типичный уровень заряда батареи на спутнике составляет 30–40 процентов, прежде чем батареи будут перезаряжены в течение спутникового дня. Новый аккумулятор электромобиля может заряжаться только до 80 процентов и разряжаться до 30 процентов. Эта полоса пропускания постепенно расширяется по мере разрядки аккумулятора, обеспечивая одинаковое расстояние вождения. Избегание полной зарядки и разрядки снижает нагрузку на аккумулятор.
Гибридный автомобиль использует только часть мощности во время ускорения, прежде чем аккумулятор будет перезаряжен. При запуске двигателя автомобиля от стартерной батареи требуется менее 5 процентов энергии, и в автомобильной промышленности это также называется циклом. Ссылка на подсчет циклов должна быть сделана в контексте соответствующей обязанности.
Ссылка на цикл разрядки или количество циклов не одинаково применима ко всем применениям батарей. Одним из примеров, когда подсчет циклов разрядки не точно отражает состояние эксплуатации, является устройство хранения данных (ESS). Эти батареи дополняют возобновляемые источники энергии от энергии ветра и фотоэлектрических элементов, обеспечивая краткосрочную энергию, когда она необходима, и сохраняя ее, если она избыток. Продолжительность времени между зарядкой и разрядкой может составлять миллисекунды; типичный уровень заряда батареи составляет 40–60%. Вместо подсчета циклов в качестве средства измерения износа можно использовать подсчет кулонов.