Основные параметры аккумуляторных батарей

Электродвижущей силой аккумулятора Е называют разность его электродных потенциалов при разомкнутой внешней цепи.

На практике более важным параметром является напряжение акку­мулятора, которое при разряде всегда ниже, при заряде выше, а при ра­зомкнутой внешней цепи равно значению ЭДС. Это отличие обусловлено падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора a также электродной поляризацией.

Поляризацией называется явление изменения потенциала электрода от исходного равновесного (без тока) до нового (при прохождении то­ка). Поляризация является следствием затруднения протекания электрод­ного процесса на аккумуляторных электродах. Так как процесс поляриза­ции приводит к электрическим потерям в аккумуляторах, то его удобно представлять как потери на некотором сопротивлении поляризации R_n. Причинами, вызывающими поляризацию, являются: изменение концен­трации электролита вблизи электродов; образование на поверхности элек­трода слоя сульфата свинца и др. Поляризация является переходным про­цессом: при подключении нагрузки к батарее поляризация по экспоненте увеличивается до своего предельного значения. Длительность этого процесса зависит от силы тока и температуры электролита. Для стартерных режимов она не превышает 10 с. С увеличением тока и температуры дли­тельность процесса поляризации и сопротивление поляризации R_n умень­шаются.

Омическое сопротивление батареи складывается из сопротивле­ний электролита R₃, сепараторов R_c, активной массы R_M, решеток R_p и со­единительных элементов R_C3 мостиков с борнами, межэлементных пере­мычек помосных выводов):

Под сопротивлением электролита понимается сопротивление той его части, которая находится между электродами. Оно составляет примерно половину внутреннего сопротивления аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от степени его раз-ряженности, температуры и значения тока. Внутреннее сопротивление в заряженном состоянии составляет несколько мили Ом. В полностью раз­ряженном состоянии возрастает в несколько раз. С понижением темпера­туры внутреннее сопротивление также возрастает. С увеличением тока оно уменьшается из-за уменьшения сопротивления поляризации.

Разрядной емкостью С_р называется максимальное количество элек­тричества, которое аккумулятор может сообщить во внешнюю цепь при разряде от начального напряжения U_m4 до конечного U_K0H. Обычно разрядная емкость аккумуляторных батарей определяется при постоянном токе разряда.

Тогда разрядная емкость определяется выражением:

Разрядная емкость зависит от количества заложенных в АКБ актив­ных веществ и степени их использования.

Номинальная разрядная емкость аккумуляторной батареи опре­деляется при 20-часовом режиме разряда током 7=0,05Сго при температуре плюс 25°С. Разряд должен прекращаться после достижения конечного на­пряжения 5,25 В у батареи на 6 В и 10,5 В у батареи на 12 В.

На практике при определении разрядной емкости используют вне­системную единицу измерения ампер-час (1 А-ч=3600 Кл).

На батареях, сделанных в США и некоторых азиатских странах, вме­сто номинальной емкости указывается резервная емкость. Этот параметр показывает время (в минутах) разряда батареи током 25 А до конечного напряжения 10,5 В. По мнению американских производителей он близок к реальному потреблению тока на автомобиле при неработающем генерато­ре.

Для оценки стартерных свойств батарей используется параметр, на­зываемый током холодной прокрутки или током стартерного разряда.

Параметры режима разряда аккумуляторной батареи при определе­нии тока стартерного разряда приведены в таблице 1.

По отечественному стандарту ток стартерного разряда определяется в режиме трехминутного разряда при температуре минус 18°С и конечном напряжении 9 В. Ток стартерного разряда по стандарту DIN определяется при тех же условиях, но при минимальной продолжительности стартерно­го разряда, равной 30 секундам (30 секундный режим разряда). По стан­дарту SAE ток стартерного разряда определяется подобно стандарту DIN, но конечное напряжение батареи должно быть не менее 7,2 В. Для сравне­ния показателей стартерного разряда аккумуляторных батарей ориентиро­вочно можно считать, что ток холодной прокрутки по SAE в 1,6-1,7 раза больше тока стартерного разряда по DIN.

Таблица 4.1

Для электропотребителей автомобиля, как нагрузки, важным показа­телем является энергозапас аккумуляторной батареи W_p, под которым по­нимается максимальное количество энергии, выделяемое во внешней цепи за время /_кон.