Вес аккумулятора автомобильного с электролитом: Сколько весит аккумулятор

В МИРЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ | Наука и жизнь

Элемент (банка) аккумуляторной батареи с пластинами без сепараторов.

Аккумуляторная батарея 6СТ-55.

Если аккумулятор «сел», его можно подзарядить от исправной аккумуляторной батареи другого автомобиля, использовав «прикуриватель» — два провода с зажимами-«крокодилами».

Неисправные элементы батареи «выключают», закорачивая их выводы медным или латунным шунтом.

‹

›

Механизмы зарядки и разрядки

Чтобы получить источник тока с выходным напряжением 6 или 12 В, нужно последовательно соединить в батарею три или шесть элементов напряжением 2 В. В каждом таком аккумуляторе, который автомобилисты называют «банкой», находятся собранные в пакеты положительные и отрицательные электроды. Роль положительных электродов — анодов выполняют решетчатые свинцовые пластины, в которые вмазана активная масса — паста из двуокиси свинца, а отрицательных — катодов такие же пластины, но покрытые слоем губчатого свинца. Электролитом служит разбавленная серная кислота. Когда ею заполняют банки аккумуляторной батареи, между пластинами возникает разность потенциалов.

Если к электродам приложить напряжение, несколько превышающее разность потенциалов, в батарее начинается химическая реакция, в результате которой на аноде осаждается оксид свинца, а в электролите увеличивается концентрация серной кислоты. Плотность электролита и его удельный вес возрастают, и аккумулятор заряжается. Когда же аккумулятор отдает ток стартеру, электрохимические процессы в батарее идут в обратном направлении. Количество воды в электролите увеличивается, концентрация серной кислоты и соответственно ее плотность снижаются, и аккумулятор разряжается.

Чтобы анодная и катодная пластины не соприкасались и не замыкались, между ними помещают водопроницаемые пластиковые сепараторы. В последние годы их стали делать в виде конвертов, запаянных снизу. Это связано с тем, что со временем активная масса с анода и катода осыпается, скапливается на дне аккумулятора, и, когда ее уровень достигает нижнего края пластин, тоже может произойти замыкание. С пакетированными сепараторами замыкание пластин исключено.

Важнейшая характеристика аккумуляторной батареи — ее емкость. Это то количество электричества, которое полностью заряженный аккумулятор может отдать при непрерывном электрическом разряде. Емкость измеряется в ампер-часах. Другая характеристика — плотность электролита, в зависимости от типа батареи и условий, в которых она работает, может находиться в пределах 1,18-1,29 г/см³. Эта величина выбрана не случайно: при температуре 20^оС раствор серной кислоты с такой плотностью обладает наибольшей удельной электропроводностью.

Режимы зарядки

Аккумулятор можно заряжать либо при постоянной величине тока, либо при постоянной величине напряжения практически от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение выше, чем у батареи. Большинство бытовых зарядных устройств предназначено для работы в режиме неизменного напряжения, который позволяет реанимировать почти «мертвый» аккумулятор.

Для быстрой зарядки аккумулятора можно воспользоваться так называемым законом ампер-часов. Батарею заряжают током, численно равным 95 % емкости, которой не хватает до полной зарядки. Чтобы это соотношение сохранялось, силу тока постепенно снижают. Таким способом можно восстановить до 90% емкости почти полностью «посаженного» аккумулятора за 2,5-3 часа. Но лучше не доводить батарею до полного разряда и заряжать ее обычным способом по инструкции к зарядному устройству и аккумулятору.

Аккумулятор рекомендуется подзаряжать раз в полгода. Если вы постоянно пользуетесь машиной зимой, то эту процедуру надо проводить ежемесячно, поскольку во время езды на малых скоростях, да еще с часто работающими фарами, печкой и другими электроприборами аккумулятор почти не заряжается.

И еще. При значительном понижении температуры вязкость электролита возрастает в несколько раз, а электропроводность падает, уменьшается и эффективная емкость батареи. Из-за этого завести машину на морозе бывает очень трудно. Выход один: нужно не оставлять в ней аккумулятор надолго, а держать его в теплом месте.

Если аккумулятор неожиданно разрядился или, как говорят автомобилисты, «сел», его можно зарядить от другого аккумулятора, используя «прикуриватель» — специальные провода с зажимами-«крокодилами» (см. схему на стр. 33). Внезапный отказ аккумулятора может быть связан с замыканием пластин внутри корпуса или с коротким замыканием во внешней цепи.

Хранить так, чтобы сохранить

Главное условие хранения аккумуляторной батареи — ее герметичность. В сухозаряженных аккумуляторах нарушение герметичности приводит к окислению и разрядке пластин. Батареи с мастичной заливкой хранят при температуре от — 40 до +60 ⁰С. При более низкой температуре мастика может растрескаться, при более высокой — расплавиться. Батареи в пластиковом корпусе боятся только сильного мороза (ниже -50 градусов). Если аккумулятор в «сухом» состоянии хранился больше года, то после заливки электролита он должен сутки постоять, а потом его следует подзарядить.

Батареи, залитые электролитом, хранить долго не следует, они могут саморазряжаться, причем этот процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура электролита. Срок их хранения при комнатной температуре — не больше 9 месяцев. Зарядку батареи легко проверить с помощью тестера: напряжение на полюсных выводах не должно быть ниже 12,5 В.

За состоянием аккумулятора и всей бортовой электросети удобнее всего следить по показаниям вольтметра. Если штатного вольтметра в машине нет, его стоит установить. Сделать это совсем не сложно. При правильной эксплуатации и соблюдении рекомендаций по хранению аккумуляторы служат 3-5 лет.

Аккумуляторы хорошие и разные

Аккумуляторные батареи бывают сухозаряженные — без электролита, а также залитые заряженные. В последнее время получают все большее распространение так называемые необслуживаемые батареи. Они отличаются увеличенным объемом электролита, особой конструкцией электродов и сепараторов, и это позволяет реже доливать в них дистиллированную воду.

Не так давно в арсенале автомобилистов появились щелочные аккумуляторы. Электролитом в них служит раствор едкого калия в дистиллированной воде или в обычной кипяченой воде — в этом, кстати, одно из их преимуществ. Плотность электролита практически не зависит от степени заряженности батареи и должна поддерживаться равной 1,25 г/см³ при температуре 25^оС. Щелочные аккумуляторы неприхотливы в эксплуатации, долговечны (срок службы до 10 лет), малочувствительны к перезаряду и недозаряду. Временно снятую с автомобиля щелочную батарею рекомендуется хранить в разряженном состоянии.

Сейчас уже почти не выпускают батареи в эбонитовых корпусах с отдельными крышками для каждого аккумулятора. Они тяжелые и непрочные, но имеют одно важное преимущество: когда выходит из строя одна банка, нет необходимости выбрасывать всю батарею, достаточно заменить неисправный элемент.

Корпуса современных батарей делают, как правило, из полипропилена. Этот материал не только легок и прочен, но и почти прозрачен. Уровень электролита в полипропиленовом корпусе виден снаружи. Тоководы, соединяющие секции батареи, находятся внутри корпуса. Благодаря этому значительно снижается риск замыкания аккумулятора на массу автомобиля.

Крышки аккумуляторов в современных батареях закрывают сверху общей панелью, которая защищает их от грязи и не дает брызгам электролита попасть через вентиляционные отверстия наружу.

Не ошибиться в выборе

Всего несколько лет назад среди автомобилистов бытовало мнение, что, чем больше емкость аккумулятора, тем легче завести мотор на сильном морозе. Некоторые автолюбители даже ставили на свою легковую машину аккумулятор от грузовика. Делать этого не следует. Батареи большой емкости не только тяжелее «родных», они еще и перегружают генератор. И вот почему. При работающем двигателе аккумулятор начинает заряжаться от бортовой сети, а в ней источником тока служит генератор, рассчитанный на вполне определенную суммарную мощность потребителей. Зарядка аккумулятора вдвое большей емкости, чем штатный, ему часто не под силу. Отсюда первый совет: нужно покупать только такой аккумулятор, емкость которого соответствует указанной в техническом паспорте машины.

Совет второй. Нужно учитывать размеры аккумулятора и способ его крепления. Слишком большой аккумулятор на отведенном ему месте просто не поместится, а слишком маленький будет трудно закрепить. Аккумуляторы закрепляют в гнезде в основном двумя способами: либо верхней прижимной планкой или уголком («Нива», «Ока», «Москвич», «Волга» и многие другие модели), либо специальной фигурной пластиной, которая зацепляет батарею за отбортовку в нижней части корпуса (некоторые модели «Жигулей» и большинство иномарок).

В-третьих, очень важно знать расположение и тип полюсных выводов. «Плюсовой» вывод на крышке батареи может быть и справа, и слева. Надо, чтобы довольно короткие провода с клеммами в машине до него дотянулись. Если не обратить на это внимания при покупке, возможно, придется менять батарею или наращивать штатные кабели электропроводки. И то, и другое нежелательно. Наиболее часто у нас встречаются батареи с выводами конической формы, реже — с отверстиями под болты или с резьбой на выводах (их производят в Америке).

Батареи известных европейских фирм, таких, как «Varta», «Hоppenergy», «Prestolite» и другие, надежны и долговечны. В них используется только стандартный аккумуляторный свинец установленного образца, да и за качеством все производители следят строго. Импортные аккумуляторы продаются, как правило, уже залитые электролитом и заряженные. Отечественные батареи, например пользующаяся хорошей репутацией продукция Подольского и Тюменского аккумуляторных заводов, выпускаются в основном сухозаряженными. В них нужно заливать электролит перед тем, как поставить на машину.

Большинство европейских и азиатских фирм руководствуются немецким стандартом «DIN 43539», согласно которому батареи характеризуются номинальной емкостью C_Din и током стартерного разряда I_Din, и это указывается в их маркировке. Американские батареи подчиняются требованиям стандарта США «SAE». В их обозначении указываются два других параметра: резервная емкость C_sae и ток холодной прокрутки I_sae. Пересчет американского стандарта в европейский может производиться по формулам: I_SAE = 1,87 I_PIN или I_PIN = 0,5351 I_SAE.

Несмотря на огромный выбор батарей иностранного производства, специалисты советуют владельцам российских машин и подержанных иномарок покупать отечественные аккумуляторы в пластиковом корпусе и с пакетированными пластинами. Они существенно дешевле импортных, но по качеству им практически не уступают и лучше выдерживают российские условия эксплуатации.

В маркировке отечественных аккумуляторов первой цифрой обозначается количество элементов в батарее. Например, в аккумуляторе 3СТ-55ЭМ — три элемента по 2 В, значит, он выдает напряжение 6 В, а в аккумуляторе 6СТ-55ТМ — шесть элементов, и его напряжение 12 В. Далее за цифрой следуют две буквы: «С» означает, что аккумулятор свинцовый, «Т» — характеризует функциональное назначение батареи и говорит о том, что она стартерная. На четвертом месте в обозначении стоит номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда. Далее идут цифры или буквы, дающие дополнительные сведения о батарее: «А» — пластмассовый корпус с общей крышкой, «З» — залитая электролитом и заряженная, «Л» — необслуживаемая, «Э» — корпус из эбонита, «Т» — корпус из наполненного полиэтилена, «М» — сепараторы из поливинилхлорида типа мипласта, «Р» — сепараторы из мипора, «Ф» — холодостойкая мастика.

Аккумуляторные батареи практически неремонтопригодны. Заменять в них пластины на новые хлопотно и экономически невыгодно. В том случае, если неисправны один или два соседних элемента, можно аккумулятор «укоротить» и использовать оставшиеся работоспособные банки как источник тока для других электроприборов.

Вышедшие из строя аккумуляторы отправляют на специализированные предприятия, где из них удаляют свинец, а сами батареи утилизируют. Так происходит далеко не везде. В нашей стране в переработку попадают аккумуляторные батареи только с автотранспортных предприятий. Автолюбители, как правило, выбрасывают аккумуляторы на помойку, не думая о том, что в конце концов токсичный свинец попадет в землю. В больших городах, где автомобильный парк насчитывает тысячи и даже миллионы машин, это стало одной из серьезных экологических проблем, и решать ее надо безотлагательно.

См. в номере на ту же тему

А. НИЗОВЦЕВ — Укороченный аккумулятор: зачем он нужен?

Плотность электролита в аккумуляторе

Автомобильная батарея, известная как аккумулятор, отвечает за системы запуска, освещения и зажигания в машине. Как правило, автомобильные аккумуляторы являются свинцово-кислотными, состоят из гальванических элементов, обеспечивающих 12-вольтовую систему. Каждая из ячеек создает 2,1 В при полной зарядке. Плотность электролита – контролируемое свойство водно-кислотного раствора, обеспечивающее нормальную работу батарей.

Состав свинцово-кислотной батареи

Электролит свинцово-кислотной аккумуляторной батареи представляет собой раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Удельный вес чистой серной кислоты составляет около 1,84 г/см³, и эту чистую кислоту разбавляют дистиллированной водой до тех пор, пока удельный вес раствора не станет равным 1,2-1,23 г/см³.

Хотя в некоторых случаях плотность электролита в аккумуляторе рекомендуется в зависимости от типа батареи, сезонного и климатического состояния. Удельный вес полностью заряженной батареи по промышленному стандарту в России — 1,25-1,27 г/см³ летом и для суровых зим- 1,27-1,29 г/см³.

Удельный вес электролита

Одним из основных параметров работы батареи является удельный вес электролита. Это отношение веса раствора (серной кислоты) к весу равного объема воды при определенной температуре. Обычно измеряется с помощью ареометра. Плотность электролита используется в качестве индикатора состояния заряда ячейки или батареи, однако не может характеризовать емкость аккумулятора. Во время разгрузки удельный вес уменьшается линейно.

Учитывая это, нужно уточнить размер допустимой плотности. Электролит в батарее не должен превышать 1,44 г/см³. Плотность может составлять от 1,07 до 1,3 г/см³. Температура смеси при этом будет составлять около +15 С.

Электролит повышенной плотности в чистом виде характеризуется довольно высокой величиной этого показателя. Его плотность составляет 1,6 г/см³.

Степень заряженности

При полностью заряженном стационарном режиме и при разряде измерение удельного веса электролита дает приблизительное указание на состояние заряда ячейки. Удельный вес = напряжение разомкнутой цепи — 0,845.

Пример: 2,13 В — 0,845 = 1,285 г/см³.

Удельный вес уменьшается при разрядке батареи до уровня, близкого к значению чистой воды, и увеличивается во время перезарядки. Аккумулятор считается полностью заряженным, когда плотность электролита в аккумуляторе достигает максимально возможного значения. Удельный вес зависит от температуры и количества электролита в ячейке. Когда электролит находится вблизи нижней отметки, удельный вес выше, чем номинальный, он падает, и воду добавляют в ячейку, чтобы довести электролит до требуемого уровня.

Объем электролита расширяется, когда температура поднимается, и сжимается с понижением температуры, что влияет на плотность или удельное значение силы тяжести. По мере расширения объема электролита показания снижаются и, наоборот, удельный вес увеличивается при более низких температурах.

Перед тем как поднять плотность электролита в аккумуляторе, необходимо выполнить замеры и расчеты. Удельный вес для батареи определяется приложением, в котором он будет использоваться, с учетом рабочей температуры и срока службы батареи.

Химическая реакция в аккумуляторах

Как только нагрузка подключается через клеммы аккумулятора, разрядный ток начинает течь через нагрузку, и аккумулятор начинает разряжаться. Во время процесса разрядки кислотность раствора электролита уменьшается и приводит к образованию сульфатных отложений как на положительных, так и на отрицательных пластинах. В этом процессе разряда количество воды в растворе электролита увеличивается, что уменьшает его удельный вес.

Ячейки аккумуляторной батареи могут быть разряжены до заданного минимального напряжения и удельного веса. Полностью заряженная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея имеет напряжение и удельный вес, 2,2 В и 1,250 г/см³ соответственно, и эта ячейка обычно может разряжаться до тех пор, пока соответствующие значения не достигнут 1,8 В и 1,1 г/см³.

Состав электролита

Электролит содержит смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Данные не будут точными при замерах, если водитель только что добавил воду. Нужно подождать некоторое время, чтобы свежая вода успела смешаться с существующим раствором. Перед тем как поднять плотность электролита, нужно помнить: чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.

Для раствора электролита наилучшим выбором является дистиллированная вода. Это минимизирует возможные загрязнения в растворе. Некоторые загрязняющие вещества могут вызывать реакцию с ионами электролита. Например, если смешивать раствор с солями NaCl, получится осадок, что изменит качество раствора.

Влияние температуры на емкость

Какая плотность электролита — это будет зависеть от температуры внутри батарей. Руководство пользователя для конкретных батарей уточняет, какая коррекция должна применяться. Например, в руководстве Surrette/Rolls для температур в диапазоне от -17,8 до -54,4^оC при температуре ниже 21^оC, снимается 0,04 для каждых 6 градусов.

Многие инверторы или контроллеры заряда имеют датчик температуры батареи, который прикрепляется к аккумулятору. У них обычно есть ЖК-дисплей. Указание инфракрасного термометра также даст необходимую информацию.

Прибор для измерения плотности

Ареометр плотности электролита используется для измерения удельного веса раствора электролита в каждой ячейке. Кислотная аккумуляторная батарея полностью заряжена с удельным весом 1,255 г/см³ при 26^оС. Удельный вес — это измерение жидкости, которая сравнивается с базовой. Это вода, которой присваивается базовое число 1.000 г/см³.

Концентрация серной кислоты в воде в новой аккумуляторной батарее составляет 1.280 г/см³, это означает, что электролит весит в 1.280 г/см³ раз больше веса того же объема воды. Полностью заряженная батарея будет тестироваться на уровне до 1.280 г/см³, в то время как разряженная будет учитываться в диапазоне от 1.100 г/см³.

Процедура проверки ареометром

Температура считывания ареометра должна быть скорректирована до температуры 27^оC, особенно в отношении плотности электролита зимой. Высококачественные ареометры оснащены внутренним термометром, который будет измерять температуру электролита, и включают шкалу преобразования для коррекции показаний поплавка. Важно признать, что температура значительно отличается от показателей окружающей среды, если автомобиль эксплуатируется. Порядок измерения:

1. Несколько раз набрать резиновой грушей электролит в ареометр, чтобы термометр мог отрегулировать температуру электролита и замерить показания.
2. Изучить цвет электролита. Коричневая или серая окраска указывает на проблему с батареей и является признаком того, что она приближается к концу своего срока службы.
3. Набрать минимальное количество электролита в ареометр, чтобы поплавок свободно плавал без контакта с верхней или нижней частью измерительного цилиндра.
4. Удерживать ареометр в вертикальном положении на уровне глаз и обратить внимание на показания, где электролит соответствует шкале на поплавке.
5. Добавить или вычесть 0,004 доли единицы для показаний на каждые 6^оC, при температуре электролита выше или ниже 27^оC.
6. Отрегулировать показания, например, если удельный вес 1.250 г/см³, а температура электролита составляет 32^оC, значение 1.250 г/см³ дает скорректированное значение 1.254 г/см³. Аналогично, если температура составляла 21^оC, вычесть значение 1.246 г/см³. Четыре балла (0.004) от 1.250 г/см³.
7. Протестировать каждую ячейку и отметить показания, скорректированные до 27^оC, перед тем как проверить плотность электролита.

Примеры измерения заряда

Пример 1:

1. Показания ареометра — 1.333 г/см³.
2. Температура 17 градусов, что на 10 градусов ниже рекомендуемого.
3. Вычитаем 0,007 с 1,333 г/см³.
4. Результат равен 1.263 г/см³, поэтому состояние заряда составляет около 100 процентов.

Пример 2:

1. Данные плотности — 1,178 г/см³.
2. Температура электролита — 43 градусов С, что на 16 градусов больше нормы.
3. Добавляем 0,016 до 1,178 г/см³.
4. Результат равен 1,194 г/см³, зарядка 50 процентов.

Таблица плотности электролита

Нижеследующая таблица температурной коррекции является одним из способов объяснить резкие изменения значений плотности электролита при различных температурах.

Чтобы использовать эту таблицу, нужно знать температуру электролита. Если измерение по каким-то причинам невозможно, то лучше использовать температуру окружающего воздуха.

Таблица плотности электролита приводится ниже. Это данные в зависимости от температуры:

Как видно из этой таблицы, плотность электролита в аккумуляторе зимой намного выше, чем в теплое время года.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Эти батареи содержат серную кислоту. При работе с ними всегда нужно использовать защитные очки и резиновые перчатки.

Если ячейки перегружены, физические свойства сульфата свинца постепенно изменяются, и они разрушаются, из-за чего нарушается процесс зарядки. Следовательно, плотность электролита уменьшается из-за низкой скорости химической реакции.

Качество серной кислоты должно быть высоким. В противном случае батарея может быстро стать неработоспособной. Низкий уровень электролита помогает высушить внутренние пластины устройства, после чего будет невозможно восстановить аккумулятор.

Сульфированные батареи можно легко распознать, просмотрев измененный цвет пластин. Цвет сульфатированной пластины становится светлее, а его поверхность становится желтой. Такие ячейки и демонстрируют снижение мощности. Если сульфирование происходит в течение длительного времени, наступают необратимые процессы.

Чтобы избежать этой ситуации, рекомендуется заряжать свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в течение длительного времени при низкой скорости зарядного тока.

Всегда существует высокая вероятность повреждения клеммных колодок батарейных ячеек. Коррозия в основном поражает болтовые соединение между ячейками. Этого можно легко избежать, если обеспечить герметичность каждого болта с покрытием тонким слоем специальной смазки.

Во время зарядки аккумулятора существует высокая вероятность кислотного распыления и газов. Они могут загрязнять атмосферу вокруг батареи. Следовательно, около батарейного отсека нужна хорошая вентиляция.

Эти газы взрывоопасны, следовательно, открытое пламя не должно попадать внутрь пространства, где заряжаются свинцовые аккумуляторы.

Чтобы предотвратить взрыв батареи, который может привести к серьезным травмам или смерти, нельзя вставлять металлический термометр в аккумулятор. Нужно использовать ареометр со встроенным термометром, который предназначен для тестирования батарей.

Срок службы источника тока

Производительность батареи ухудшается с течением времени, независимо от того, используется она или нет, она также ухудшается при частых циклах заряда-разряда. Срок службы — это время, когда неактивная батарея может быть сохранена до того, как она станет непригодной для применения. Обычно считается, что это около 80% от ее первоначальной емкости.

Существует несколько факторов, которые существенно влияют на срок службы батареи:

1. Циклическая жизнь. Время автономной работы определяется в основном циклами использования батареи. Обычно срок службы от 300 до 700 циклов при нормальном использовании.
2. Эффект глубины разряда (DOD). Отказ от более высокой производительности приведет к сокращению жизненного цикла.
3. Температурный эффект. Это является основным фактором производительности батареи, срока годности, зарядки и контроля напряжения. При более высоких температурах в батарее происходит большая химическая активность, чем при более низких температурах. Для большинства батарей рекомендуется использовать температурный диапазон -17 до 35^оС.
4. Напряжение и скорость перезарядки. Все свинцово-кислотные батареи выделяют водород из отрицательной пластины и кислород из положительной во время зарядки. Аккумулятор может хранить только определенное количество электроэнергии. Как правило, батарея заряжается на 90% за 60% времени. А 10% оставшегося объема батареи заряжается около 40% общего времени.

Хорошее время жизни батарей — от 500 до 1200 циклов. Фактический процесс старения приводит к постепенному снижению емкости. Когда ячейка достигает определенного срока службы, она не перестает работать внезапно, этот процесс растянут во времени, за ним нужно следить, чтобы своевременно подготовиться к замене аккумулятора.

Легенды об аккумуляторах в недобросовестной рекламе

рекламный постер Тюменского Аккумуляторного Завода
легенда ТАЗ: лёгкая аккумуляторная батарея не может быть качественной

В интернете появился рекламный постер Тюменского Аккумуляторного Завода (далее – ТАЗ) со слоганом: «лёгкая аккумуляторная батарея не может быть качественной». Мимо этого «чуда» мы просто не смогли пройти, не объяснив ряд моментов нашим уважаемым клиентам.
Начнём с того, что мы, среди многих, реализовываем аккумуляторные батареи ТАЗ, к которым относимся с искренним уважением и, исходя из занимаемой данной продукцией ценовой ниши, можем сказать о ней только позитивные слова. Однако, это не даёт права разработчикам некоторых рекламных кампаний ОАО «ТАЗ» безграмотно отзываться о продукции конкурентов, основываясь на совершенно неочевидных фактах.

Легенда ТАЗ: чем тяжелее аккумуляторная батарея, тем она лучше.
Не совсем так. Вернее совсем не так! Надо смотреть на технологию изготовления аккумулятора.
В мире активно используются для изготовления токоотводов (решёток) три основные технологии: традиционное литьё, непрерывное литьё и экспандинг (основная технология кальциевых АКБ, собственно, кальций и выполняет функции армирования в тонких просечных электродах). Соответственно, кальциевая батарея будет гораздо легче аккумулятора, изготовленного по технологии традиционного литья, но будет обладать лучшими удельными пусковыми характеристиками и функциями необслуживаемости (низкий расход воды).
Резюме: сравнивая веса аккумуляторов, обращайте внимание на технологию их изготовления. Всего должно быть в меру. И эта мера у каждой технологии, производителя своя: никакие весы не заменят стендовые испытания АКБ.

Теперь посмотрим на отклонения в весах, указанных на этикетке, от фактического. Дело в том, что при изготовлении электродов (токоотводов с активной массой) есть определённые допуски, которые диктуются используемым оборудованием. Например, при использование ленточной намазки может до 10% «гулять» вмазываемая масса, при барабанной – до 4%. В связи с этим, у вполне добросовестного производителя разница между весами аккумуляторов в одной партии вполне может находиться в интервале от 3 до 6%. Заметьте, что на этикетке указан вес «НЕ БОЛЕЕ», поэтому отклонение на уровне одного килограмма (для 6СТ-55АЗ) будет допустимо (разумеется, при добросовестном расчёте потребности в активной массе со стороны производителя).

Легенда ТАЗ: о так называемых «уловках, позволяющих снизить вес»
Дело в том, что, например, в моноблоке L2 производятся АКБ ёмкостью 53, 55, 60, 62, 64 А·ч. Ёмкость аккумулятора регулируют различными счетами сборки (наличие в аккумуляторе положительных и отрицательных электродов). Вполне естественно, у добросовестного производителя блок электродов для аккумулятора ёмкостью в 55 А·ч тоньше, чем блок электродов для аккумулятора 62 А·ч. Вполне логично. И именно добросовестный производитель заполняет свободное место между стенками моноблока и блоком пластин вкладышем для… внимание! минимизации возможностей обрыва цепи из-за смещения блока, снижения возможностей оползания активной массы (в плотно прилегающем блоке их меньше), повышения электрических характеристик. Блоки электродов, свободно болтающиеся в банке, ни к чему хорошему не ведут.
Резюме: качественные вкладыши (на сленге ТАЗ – пластмассовые вставки) используют как раз добросовестные производители. И это совершенно не является уловками, а напротив, ведёт в фиксации блока в аккумуляторной банке. Удивительно, что рекламщики завода из Тюмени этого не знают.

Резюмируем всё вышесказанное:
Уважаемые клиенты, при подборе аккумулятора просим Вас обращать внимание на то, что универсальных аккумуляторов не бывает. Высокие пусковые характеристики кальциевых АКБ могут снижать сроки службы за счёт оползания активной массы, малосурьмянистые АКБ имеют повышенный расход воды и требуют систематического обслуживания. Поставив аккумулятор на весы, Вы не решите ровным счётом ничего. Если аккумулятор неграмотно спроектирован и в нём не соблюдён баланс активных масс (отношение положительной и отрицательной масс), то и при значительном весе характеристики могут быть значительно ниже заявленных.
Помните, что, если есть сомнения, Вы всегда можете набрать наш номер и проконсультироваться: 8 800 700-6339

Описание параметров автомобильного аккумулятора (уровень электролита и др)

Каждый автовладелец должен разбираться в основных характеристиках аккумуляторных батарей. Именно этому вопросу посвящена данная статья. Как узнать, какой уровень электролита, емкость, напряжение и сила тока в автомобильном аккумуляторе? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете ниже.

Типы батарей

Как известно, аккумуляторная батарея представляет собой устройство, предназначенное для запуска мотора, а также обеспечения работоспособности основных потребителей. Речь идет об оборудовании, которое функционирует при вышедшем из строя генераторе или не запущенном двигателе. Также следует отметить, что не менее важной функцией является поддержка работы генератора при слишком высоких нагрузках.

На сегодняшний день существует несколько видов аккумуляторных батарей, которые можно встретить в продаже:

1. Сухозаряженные. Такие устройства характеризуются отсутствием электролита. Основными преимуществами таких АКБ является возможность длительного хранения. Нужно учесть, что даже при длительном хранении технические характеристики и свойства батареи автомобиля не ухудшатся. Также необходимо помнить о том, что перед эксплуатацией такое устройство необходимо привести в рабочее состояние.
2. Заряженные, то есть полностью наполненные электролитом. Данный тип аккумуляторных батарей не требует дополнительной подготовки перед эксплуатацией, так как он изначально реализуется в рабочем состоянии. Помимо этого, покупателю перед эксплуатацией необходимо убедиться в том, что в устройстве присутствует необходимый уровень электролита. Заряженный тип АКБ всегда весит больше, за счет наличия электролита в системе.

Устройство любой автомобильной батареи

Технические характеристики аккумулятора авто

Технические требования к аккумуляторным батареями — это достаточно серьезный вопрос. Как приготовить электролит, каковы характеристики аккумуляторных батарей, как проверить ток утечки в аккумуляторе? Ответ на эти вопросы мы дадим ниже.

Вес

Габаритные размеры, а также вес — это одни из свойств, которыми обладает автомобильный аккумулятор. Нужно отметить, что вес — это достаточно не точная характеристика, которая может отличаться в зависимости от производителя устройства. Габариты для легковых транспортных средств всегда стандартные. Что касается веса, то он может изменяться в результате разрушения свинцовых пластин, расположенных внутри конструкции прибора. При разрушении свинец начинает взаимодействовать с электролитом.

Так что не нужно переживать, если вес в соответствии с нормой отличается от фактической массы батареи. Допускается расхождение в половину килограмма. Необходимо отметить, что для транспортного средства такой параметр, как вес, является не особо значимым. При покупке автомобильного аккумулятора необходимо учитывать, что его масса должна составлять около 15 килограмм.

Окисленные клеммы машинной АКБ

Сила тока

Более важным параметром для АКБ, чем вес, является сила пускового тока, на этот показатель следует обращать внимание в первую очередь. Уровень силы тока в норме должен соответствовать показателю, который выдает батарея в ходе запуска мотора, если температура воздуха составляет 18 градусов мороза. Каждому автовладельцу необходимо знать, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе его автомобиля. Если устройство полностью заряжено, то оно должно выдавать минимум 125 ампер.

Также мы считаем целесообразным рассказать, как проверить ток утечки аккумулятора. Для диагностики и поиска утечки не требуется специализированное оборудование. Чтобы получить наиболее точные результаты, достаточно только приобрести или подготовить рабочий амперметр либо вольтметр, позволяющие производить замер постоянного тока до 10 ампер.

Итак, как проверить ток утечки и получить наиболее точные показатели?

1. Для начала необходимо отключить все электрооборудование, которое потребляет энергию. Речь идет о магнитоле, видеорегистраторах, печке, GPS-трекерах и прочих современных девайсах.
2. После этого с автомобильного АКБ необходимо снять клемму. Щупом амперметра или вольтметра необходимо провести между клеммой и щупом. Таким образом, вы сможете проверить уровень прохождения тока по сети в целом.

Измерение силы тока АКБ авто

В идеале полученные параметры должны соответствовать нулю. Что касается минимального и максимального значения, то они должны составлять 15 мА и 70 мА соответственно. В том случае, если полученные значения кардинально отличаются от этих, к примеру, они равны 0.02-0.04 амперам, то переживать не стоит, поскольку это допустимая норма утечки. Но если полученные параметр значительно выше, чем оптимальный, то это говорит об утечке тока и вам, как автовладельцу, необходимо тщательно произвести диагностику, чтобы понять, где происходит утечка.

Внимательно следите за показателями мультиметра, при этом по очереди демонтируя с блока предохранителей все элементы. Если после демонтажа очередного предохранителя вы выявили, что значения на мультиметре снизились до нормированных, то вам удалось выявить утечку. Осталось дело за малым — просто прозвонить цепь и выявить обрыв, который впоследствии нужно будет ликвидировать.

Емкость

Не менее важным параметром является емкость автомобильного аккумулятора. Этот показатель определяет длительность функционирования устройства либо объем отдаваемого им электричества. Как правило, данный параметр измеряется в ампер-часах, благодаря чему при правильном расчете можно понять, какой объем заряда позволяет выдать аккумулятор без подзарядки. Следует отметить, что на емкость устройства влияет множество различных факторов. В частности, речь идет о конструктивных особенностях батареи, температурном режиме, в котором она эксплуатируется, а также силе тока заряда (автор видео — ChipiDip).

В том случае, если сила тока возрастает, это приводит к снижению емкости аккумулятора. Что касается температуры, то здесь все иначе. Если температура увеличивается, то уровень емкости начнет снижаться. Если во время диагностики устройства вы заметили, что уровень электролита в банках (жидкости) довольно низкий, то для того, чтобы предотвратить ускоренный разряд АКБ и увеличить его мощность, электролит необходимо добавить до нужного уровня.

Как правильно приготовить электролит? Можно использовать просто дистиллированную воду, но специалисты утверждают, что правильно приготовленный электролит должен содержать в своем составе серную кислоту.

Как следует готовить электролит:

1. Подготовьте емкость. Емкость должна быть кислотоустойчивой и чистой.
2. В первую очередь в подготовленную емкость необходимо налить дистиллят.
3. После этого аккуратно, тонкой струей в воду необходимо добавлять серную кислоту, смешивая ее с водой. Для перемешивания используется стеклянная палочка. Сама кислота, добавляемая небольшими порциями, должна быть равномерно перемешана с дистиллятом.
4. Добавляя кислоту, необходимо производить проверку получаемой жидкости на плотность, для этого используется ареометр. Необходимо учитывать, что уровень плотности электролита может отличаться в зависимости от условий эксплуатации и температуры воздуха. В среднем данный показатель должен составлять от 1.21 до 1.31 г/см3 (автор видео — ChipiDip).

Напряжение

Мощность АКБ также во многом зависит от напряжения — этот параметр является одним из основных в заряженной батарее. Учитывая напряжение батареи, вполне возможно определить и возможные технические неисправности устройства в целом. Разумеется, если напряжение и мощность АКБ в порядке, то это может говорить об исправности батареи. В идеале, когда аккумулятор может выдавать необходимую мощность, уровень напряжение может составлять до 12.6 вольт, данный параметр может изменяться, но не сильно. Необходимо учитывать, что уровень напряжения батареи транспортного средства также определяет вольтаж электрического оборудования и различных гаджетов, которые можно включить в сеть через прикуриватель.

Помните о том, что на состояние работоспособности аккумуляторной батареи влияет не только пониженный уровень заряда, но и перезарядка устройства. Если электролит закипит, то это может привести к рассыпанию свинцовых пластин, поэтому при зарядке всегда необходимо следить за устройством и вовремя его отключать от сети. Теоретически перезаряд может и вовсе привести к взрыву аккумулятора.

Учитывайте тот факт, что оптимальный уровень напряжения в АКБ машины должен составлять 12.2 вольта. Если вы будете проверять каждую банку устройства по отдельности, то этот параметр должен быть в районе 2 вольт. Для диагностики устройства применяется нагрузочная вилка, подробно процесс мы уже описывали в другой статье.

Что касается уровня мощности, то его можно определить, умножив напряжение на показатель силы пускового тока. Но следует помнить о том, что такой параметр, как мощность, обычно не учитывается при проверке прибора. Если вам необходимо получить наиболее точный параметр мощности, то при расчете нужно учитывать условия эксплуатации батареи, ведь на мощность влияет и температурный режим. К примеру, для запуска двигателя в зимнее время года потребуется больше усилий стартера, соответственно, уровень мощности также должен быть более высоким.

Видео «Как в домашних условиях можно реанимировать аккумулятор?»

В этом видео подробно рассказано о том, как можно восстановить работоспособность автомобильной АКБ (автор видео — KozTas).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

«Безмассовый» аккумулятор для легких электромобилей — pv magazine International

Новый тип углеродного волокна и электролитной матрицы ошеломил ученых, когда они проверили его свойства. Их «конструктивная» батарея может использоваться в электромобилях и даже решать проблемы с весом, которые мешают устройствам, предназначенным для полетов на электричестве.

Электромобили довольно тяжелые и, следовательно, для их движения требуется довольно много энергии.Виной всему аккумулятор. Но что, если бы само шасси было перезаряжаемым, а не аккумулятором, добавленным к конструкции?

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге и Королевского технологического института KTH в Стокгольме утверждают, что сделали значительный шаг к воплощению этого видения в жизнь. Предусмотренные «безмассовые» батареи — названные так потому, что их вес не добавляется к конструкции транспортного средства — были предметом исследований с 2007 года. Шведские исследователи говорят, что их открытие улучшило такие устройства в десять раз.

Их батарея оснащена отрицательным электродом из углеродного волокна и положительным электродом из алюминиевой фольги с литий-ионно-фосфатным покрытием. Стекловолокно разделяет компоненты, которые затем ткутся, как обычное углеродное волокно, и окружаются матрицей электролита. Матрица состояла из пористого метакрилатного полимера, который исследователи пропитали жидким электролитом солей лития для обеспечения высокой ионной проводимости.

Serendipity

Команда сказала свою эврику! момент наступил благодаря счастливой случайности.Первоначально группа попыталась исследовать структурные эффекты толщины сепаратора только для того, чтобы обнаружить, что их подход привел к созданию батареи в десять раз лучше, чем другие «структурные» или «безмассовые» батареи. Их конструктивная батарея с удельной энергией 24 Втч / кг составляет всего 20% от показателя обычных литий-ионных аккумуляторов. Однако, поскольку вес транспортного средства, использующего такие устройства, будет значительно уменьшен, это не вызывает особого беспокойства, заявили исследователи.

Чтобы проиллюстрировать эту мысль, шведская команда указала, что батарея на 85 кВтч в Tesla Model S составляет около четверти веса автомобиля.Кроме того, благодаря безмассовым батареям, потребляющим меньше энергии, чем у обычных устройств, они также несут меньший риск для безопасности.

С точки зрения гибкости устройство было протестировано на модуль упругости 25 гигапаскалей и предел прочности при растяжении, превышающий 300 мегапаскалей, и, таким образом, по словам исследователей, оно может конкурировать с обычными строительными материалами. «Предыдущие попытки создать структурные батареи привели к получению элементов либо с хорошими механическими свойствами, либо с хорошими электрическими свойствами», — сказал Лейф Асп, профессор Chalmers и руководитель проекта.«Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось разработать конструктивную батарею с конкурентоспособной емкостью хранения энергии и жесткостью».

Поскольку их результаты были достигнуты случайно, ученые считают, что есть возможности для улучшения. Asp предположил, что плотность энергии около 75 Втч / кг и жесткость 75 гигапаскалей могут быть в пределах досягаемости. Электрохимические характеристики ограничены массой активных материалов по отношению к общей массе. Это означает, что достижение более высокой доли волокна в электролите улучшит характеристики батареи, а более совершенный промышленный производственный процесс может значительно улучшить соотношение волокна и электролита.

Что касается стабильности при циклической работе, исследователи заявили, что их устройство не показало значительных признаков снижения емкости после 60 циклов.

«Структурная батарея следующего поколения обладает фантастическим потенциалом», — сказал Асп. «Если вы посмотрите на потребительские технологии, через несколько лет вполне возможно будет производить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые будут весить вдвое меньше, чем сегодня, и будут намного компактнее».

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно.Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected].

Эта шведская батарея из углеродного волокна может произвести революцию в дизайне автомобилей

• Доктор Джоанна Сюй с недавно изготовленным структурным аккумуляторным элементом в лаборатории композитов Чалмерса, который она показывает профессору Лейфу Аспу.

  Маркус Фолино

• Присмотритесь к структурной батарее.

  Маркус Фолино

• В 2013 году Volvo протестировала композитную батарею из углеродного волокна, которую можно было встроить в кожух двигателя, одновременно заменив тяжелую 12-вольтовую батарею автомобиля.

  Volvo

• Volvo также сделала крышку багажника из структурной батареи.

• Конструктивная батарея в 2013 году была гораздо менее сложной, чем версия 2021 года.

  Volvo

В течение следующих нескольких лет батареи, которые используются в электромобилях, станут настолько дешевыми, что электромобиль будет стоить не больше, чем автомобиль аналогичного размера с двигателем внутреннего сгорания. Но эти электромобили по-прежнему будут весить больше, чем их аналоги с бензиновым двигателем, особенно если рынок настаивает на более длительных оценках дальности действия, а аккумуляторная батарея составляет 20-25 процентов от общей массы транспортного средства.

Но есть решение: превратить некоторые конструктивные элементы автомобиля в сами аккумуляторы. Сделайте это, и вес вашей батареи фактически исчезнет, ​​потому что, независимо от трансмиссии, каждому транспортному средству по-прежнему нужны структурные компоненты, чтобы удерживать его вместе. Это подход, которым группы по всему миру придерживаются в течение некоторого времени, и эту идею аккуратно объяснил главный технический директор Volvo Хенрик Грин, когда Арс разговаривал с ним в начале марта:

Что мы узнали… просто возьмем пример: «Как наиболее эффективно интегрировать аккумуляторную батарею в автомобиль?» Ну, если вы делаете это традиционным способом, вы помещаете ячейку в коробку, называете ее модулем; вы помещаете несколько модулей в коробку, вы называете это пакетом.Вы помещаете пакет в автомобиль, и тогда у вас есть стандартизированное решение, которое можно масштабировать в течение 10 лет и 10 производственных слотов.

Но, по сути, это довольно неэффективное решение с точки зрения веса, пространства и т. Д. Итак, здесь вы действительно можете пойти глубже, и как бы вы напрямую интегрировали клетки в тело и избавились от этих модулей, пакетов и прочего между ними? ? Это задача, над которой мы работаем в будущих поколениях, и она кардинально изменит то, как вы строите автомобили.Вы могли подумать, что время перемен закончилось, но оно только что возродилось.

Конструкционная батарея сочетает в себе анод из углеродного волокна и катод из алюминиевой фольги, покрытый фосфатом лития и железа, которые разделены стекловолоконным сепаратором в матричном материале структурного электролита батареи. Анод выполняет тройную функцию: вмещает ионы лития, проводит электроны и усиливает все одновременно. Электролит и катод аналогичным образом поддерживают структурные нагрузки и выполняют свою работу по перемещению ионов.

Реклама

Исследователи протестировали пару различных типов стекловолокна, в результате чего были получены ячейки с номинальным напряжением 2.8 В — и достигли лучших результатов с точки зрения производительности аккумулятора с более тонким полотняным переплетением. Элементы, использующие эту конструкцию, имели удельную емкость 8,55 Ач / кг, плотность энергии 23,6 Втч / кг (при 0,05 ° C), удельную мощность 9,56 Вт / кг (при 3 ° C) и толщину 0,27 мм. Чтобы поместить хотя бы одно из этих чисел в контекст, 4680 ячеек, которые Тесла перемещает, имеют плотность энергии 380 Втч / кг. Однако этот показатель плотности энергии для цилиндрических ячеек не включает массу структурной матрицы, которая их окружает (при использовании в качестве структурных панелей).

Если говорить о нагрузках на конструкцию, то наибольшая жесткость была также достигнута при использовании простого стекловолоконного переплетения — 25,5 ГПа. Опять же, чтобы поместить это число в контекст, оно примерно похоже на пластик, армированный стекловолокном, тогда как пластик, армированный углеродным волокном, будет примерно в 10 раз больше, в зависимости от того, является ли это формование с переносом смолы или тканые листы, предварительно пропитанные смолой (известные как pre-preg).

Группа профессора Аспа сейчас работает над тем, чтобы увидеть, повысит ли замена алюминиевой фольги катода на углеродное волокно как жесткость (что должно), так и электрические характеристики.Группа также тестирует еще более тонкие сепараторы. Он надеется достичь 75 Вт · ч / кг и 75 ГПа, что приведет к получению элемента, который будет немного жестче, чем алюминий (ГПа: 68), но, очевидно, намного легче.

Создание электромобилей или даже самолетов из структурных композитных батарей — все еще долгосрочный проект, и даже в лучшем случае структурные аккумуляторные элементы могут никогда не приблизиться к характеристикам специализированных элементов. Но поскольку они также заменят более тяжелые металлические конструкции, получившийся автомобиль должен быть в целом намного легче.

Между тем, Asp считает, что другие продукты могут быстрее увидеть преимущества. «Структурная батарея следующего поколения обладает фантастическим потенциалом. Если вы посмотрите на потребительские технологии, через несколько лет вполне возможно будет производить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые будут весить вдвое меньше, чем сегодня, и будут намного компактнее», — сказал Асп. сказал.

Изображение из объявления Маркуса Фолино

Твердотельные батареи ускоряют работу электромобилей, повышают энергопотребление

Технологии работали в милях с подветренной стороны, где, поскольку борьба с этими пожарами продолжалась в течение нескольких дней, даже недель, многие жители района залива и дельты реки Сакраменто обратились к сетям датчиков качества воздуха, особенно AirNow, поддерживаемый U.S. Government и PurpleAir, созданные путем краудсорсинга коммерческих датчиков. Данные этих двух широких сенсорных сетей помогли жильцам решить, надевать ли маску из частиц N95 при выходе на улицу, безопасно ли заниматься физическими упражнениями или позволять детям играть на улице, как долго должны работать воздушные фильтры внутри дома и как далеко ехать, чтобы сбежать.

Эти конкретные сети используют сенсорные блоки, установленные на зданиях, для потоковой передачи данных через Wi-Fi в веб-картографические программы.Всего нескольких сотен сенсорных блоков, распределенных по большей площади залива, было достаточно, чтобы определить значительные локальные различия в распространении дыма. Например, датчики показали, что топография гор Санта-Крус защищает прибрежные города с подветренной стороны от дыма, в то время как дельта реки Сакраменто пострадала гораздо больше, поскольку дым застаивался в ее широких низких участках.

Замечательно, что датчики отследили дым в этих местах. Но почему они не работали там, где они действительно были нужны, там, где начались эти лесные пожары, чтобы предупредить о распространении пожаров?

Основная причина — доступ к власти.Датчики, которые устанавливаются на зданиях, можно просто подключить к розетке. Сенсорная система, которая может обнаружить пожар, начавшийся в лесу, не имеет такой роскоши.

Может ли вместо этого использоваться батареи, по крайней мере, по одной на каждый сенсорный узел?

Житель Вакавилля, штат Калифорния, был одним из многих северных калифорнийцев, вынужденных бежать из пожаров LNU Lightning Complex в августе 2020 года после того, как необычная серия гроз вызвала почти 400 пожаров. Филип Пачеко / Bloomberg / Getty Images

Сделайте паузу, чтобы посмотреть на детектор дыма в комнате, где вы сидите, и подумайте, когда вы в последний раз меняли батарею.Какая-то боль, правда? Сенсорная сеть, которая могла бы контролировать весь лес, газопровод или любую критически важную инфраструктуру, потребовала бы тысяч или даже миллионов датчиков и батарей. Просто думать о бригаде людей, которым нужно было бродить вокруг, чтобы заменить все эти батареи, утомительно, и на самом деле это было бы слишком дорого и непрактично.

Если бы у нас была сенсорная сеть, которая редко или никогда не потребляла электроэнергию, представьте, сколько важных мест и вещей можно было бы контролировать, сколько жизней можно было бы спасти.Рассмотрим мосты и плотины, которые могут сообщить об их структурной целостности. Или подумайте о городских улицах, которые могут сообщить о штормовом наводнении или обрушенных линиях электропередач, которые могут определить точное место разрыва и возможный риск пожара.

Прежде чем мы поговорим о о том, как мы могли бы создать такую ​​систему мониторинга с нулевым энергопотреблением, давайте рассмотрим основные компоненты распределенной сенсорной сети. Помимо источника питания и самих датчиков, каждому узлу в сети требуется компьютер (в виде микропроцессора или микросхемы микроконтроллера) и радиомодуль.Как правило, компьютер управляет: он собирает данные датчиков через определенные промежутки времени и обрабатывает их. Затем он включает радио для передачи данных. Если источник питания ограничен по мощности, например аккумулятор, или по доступности, например солнечная панель, компьютер также отслеживает и регулирует энергопотребление.

Когда мы говорим об управлении энергопотреблением здесь, мы обычно сосредотачиваемся на мощности, потребляемой радио. Радио может быть очень энергоемким; чем дальше должен дойти радиосигнал, тем больше мощности он должен потреблять.

Для этих PurpleAir и других упомянутых датчиков, установленных в здании, радиосигнал должен достигать всего нескольких метров до базовой станции, потенциально с использованием низкоэнергетического радиопротокола, такого как Bluetooth Low Energy или Zigbee, или до интернет-маршрутизатора с использованием Wi- Fi. Однако в лесу это не так. Даже с ячеистой сетью — протоколом, который позволяет передавать сообщения короткими переходами от узла к узлу на обратном пути к домашней базе — в большой сети может потребоваться, чтобы каждый узел передавал на несколько километров.Чтобы достичь таких больших расстояний, каждому радиоприемнику может потребоваться мощность в ваттах по сравнению с милливаттами мощности, доступными в Bluetooth Low Energy.

Одним из способов экономии энергии является программирование компьютера на выборку и передачу через фиксированные интервалы времени, скажем, один раз в час. Или он может постоянно отслеживать выходные данные датчика и передавать данные только тогда, когда происходит что-то интересное, например, когда превышен предписанный пороговый уровень датчика. Но в любом случае компьютер должен всегда работать, а это означает, что в конечном итоге он разрядит аккумулятор.

Идеальная сенсорная система предупреждения, такая как собака, охраняющая дом по ночам, обычно спит; однако определенный порог шума или запаха заставит его проснуться и начать лаять с предупреждением.

Гораздо лучший способ сэкономить заряд батареи — это вообще не использовать ее до тех пор, пока в системе действительно не появятся важные данные для передачи. Система будет оставаться в спящем режиме со сверхнизким энергопотреблением или даже в режиме разомкнутой цепи без протекания тока до тех пор, пока сам датчик не обнаружит важный сигнал.

В этом видении контролирует датчик, а не компьютер. Датчик заставит компьютер включиться, обработать данные и передать их. А затем, после завершения передачи и исчезновения инициирующего стимула, система выключится и вернется в состояние сна или полностью отключенное питание. Спящий режим или что-то близкое к нему уже присутствует практически в каждой современной ИС, особенно в тех, которые предназначены для использования в мобильных устройствах, где сохранение срока службы батареи имеет решающее значение.

Идеальная сенсорная система предупреждения, такая как собака, охраняющая дом по ночам, обычно спит; однако определенный порог шума или запаха заставит его проснуться и начать лаять с предупреждением.

Эквивалент датчика спящей собаки называется датчиком, управляемым событиями. В своей наиболее распространенной форме он использует входящий стимул с некоторым минимальным пороговым значением для перемещения и замыкания механического переключателя, который, в свою очередь, активирует электронную схему. Как только переключатель замыкается, схема потребляет энергию от батареи, а затем выполняет более энергоемкие задачи, такие как обработка данных и радиопередача.

Используя технологию микроэлектромеханических систем (MEMS), мы можем создавать такие событийно-управляемые датчики на кремниевых микросхемах размером всего миллиметр.Крошечные силы могут приводить в действие их и, таким образом, приводить в действие электронные схемы, встроенные в кремний.

В Северо-Восточный университет в Бостоне, группа Маттео Ринальди продемонстрировала датчик, управляемый событиями, который может помочь обнаружить лесной пожар, реагируя на инфракрасный свет, излучаемый горячим объектом. На поверхности сенсора имеется массив металлических квадратов нанометрового размера, которые избирательно поглощают свет определенных длин волн, вызывая нагрев сенсора. При заданном пороге температуры поглощенное тепло деформирует металлический палец, который механически замыкает электрический выключатель.Механизм аналогичен тому, что используется в старых домашних термостатах, хотя и в гораздо меньшем масштабе. После того, как раздражитель удаляется, металлический палец возвращается к своей исходной форме, и переключатель размыкается.

Этот датчик от исследователя Северо-Восточного университета Маттео Ринальди спит в режиме сверхнизкого энергопотребления, пока инфракрасный свет, например, от огня или горячего объекта, не разбудит его. Система предупреждения, использующая этот тип датчика, может прослужить десятилетие без замены батареи. Мэтью Модоно / Северо-Восточный университет

Изменяя геометрию поглотителя и механического переключателя, вы можете настроить этот датчик так, чтобы он реагировал на различные длины волн и интенсивности света.Поэтому его можно использовать в сенсорной сети для отслеживания теплового сигнала, создаваемого лесным пожаром, или в приложении безопасности для поиска горячих выхлопных газов от проезжающего мимо транспортного средства определенного типа. В неактивном состоянии он потребляет почти нулевую мощность, имея ток утечки всего наноампер. Этот датчик может годами работать от оригинальной батареи в ожидании срабатывания триггера.

На Группа Сиаваша Пуркамали из Техасского университета в Далласе придерживается другого подхода.Они разработали управляемый событиями акселерометр постоянного тока, который может определять изменение наклона. Его можно использовать в качестве устройства безопасности, чтобы подавать сигнал тревоги, если объект перемещается, или в качестве монитора отгрузки пакета, чтобы определить, переворачивается ли пакет во время транспортировки. Развернутый в сети датчиков, он также может обнаруживать небольшие изменения угла в больших конструкциях, таких как заборы, трубопроводы, дороги или мосты, что указывает на потенциально опасную деформацию или трещины.

Идея этого датчика, срабатывающего по событию движения, не нова.Сто лет назад в переключателях наклона сантиметровой шкалы использовалась проводящая капля ртути, катящаяся по стеклянной трубке, чтобы замкнуть электрическую цепь. Версия MEMS, конечно, имеет размер всего несколько миллиметров, и вместо ртути в ней используется подвешенный блок кремния. При изменении угла смещенный блок замыкает электрическую цепь. Этот датчик можно настроить на заданные пороги наклона, и он не потребляет энергию во время ожидания срабатывания триггера.

Оба этих датчика , управляемых событиями, по-прежнему нуждаются в батарее для питания остальной части системы после возникновения триггерного события.Затем пробужденный компьютер должен обработать данные датчика и начать радиопередачу в соответствии с запрограммированными инструкциями.

При экономном использовании батареи хватит на годы, но в какой-то момент она разрядится. Поэтому высшей мечтой было бы вообще не иметь батарей.

Как бы невероятно это ни звучало, датчики без батареек уже существуют. Мы можем создать их, используя обычную технологию: радиочастотную идентификацию. RFID-метка может быть пассивным электронным устройством, не имеющим собственного источника питания.Вместо этого он индуктивно получает питание от внешнего устройства, называемого считывателем. Считыватель излучает на расстоянии электромагнитную энергию, которая передается на антенну RFID-метки и генерирует переходный электрический ток в цепи RFID-метки. Это временное соединение считывателя и тега позволяет передавать небольшие фрагменты информации, например серийный номер или баланс счета. Типичное использование RFID таким образом — электронный сбор платы за проезд; Пассивная метка RFID находится на лобовом стекле автомобиля, и автомобиль проезжает под считывателем, установленным на потолочном портале.

Переход к датчикам с нулевым потреблением энергии стоит затраченных усилий и затрат; их развертывание для предупреждения о лесных пожарах само по себе оправдало бы инвестиции в НИОКР.

Технология RFID может использоваться для получения показаний датчика, а не просто номера тега. Действительно, он уже много лет используется в имплантированных медицинских датчиках, таких как Система CardioMEMS. В этой системе емкостный датчик давления MEMS на стеклянной основе внутри стента аневризмы аорты позволяет кардиологу проверить утечку стента, поместив считывающее устройство напротив туловища пациента.

Но есть гораздо больше, что можно сделать с помощью питания и считывания в стиле RFID.

В Группа Чжэн Ю из Университета Цинхуа в Пекине разработала датчик акустических волн, который может пассивно и точно определять изменение температуры. Это устройство основано на том факте, что центральная частота пьезоэлектрической структуры смещается при изменении температуры, а небольшие частотные сдвиги могут быть легко обнаружены схемой считывателя RFID.

С добавлением химически селективного поглощающего покрытия на пьезоэлектрическую поверхность датчик может измерять концентрацию газа.Поскольку покрытие поглощает молекулы целевого газа, масса, лежащая на пьезоэлектрическом материале, будет увеличиваться, снова смещая резонансную частоту.

Любой датчик, который может преобразовать физическое явление в изменение резонансной частоты, может быть считан RFID и, следовательно, работать без батареи. В этом случае задача состоит в том, чтобы подвести считыватель достаточно близко к каждому датчику в сети. Трудно представить подобное для системы обнаружения лесных пожаров. Установка антенны большего размера на датчик, а также на считывающее устройство, безусловно, поможет, но даже в лучшем случае мы смотрим на несколько метров, как в электронных пунктах взимания платы.

Тем не менее, с дальностью передачи порядка метров, сеть датчиков большой площади, состоящая из пассивных датчиков без батарей, может быть считана с помощью беспилотного летательного аппарата, который летает по сети по определенной схеме для сбора данных. Группа Эрика Йитмана из Имперского колледжа Лондона разрабатывает аппаратную платформу, необходимую для сбора данных с помощью дронов. Дроны будут перемещаться к каждому местоположению сенсорного узла, включать узел, а затем собирать данные. Чтобы обеспечить достаточную мощность, сенсорная сеть включает суперконденсаторы, которые заряжаются за счет индуктивной беспроводной передачи энергии.Дроны лучше всего подходят для сенсорных сетей с чистым воздушным пространством, например, на фермах, акведуках, трубопроводах, мостах или плотинах.

В ноябре 2018 года пожар в лагере, горящий в округе Бьютт в Калифорнии, послал густые облака дыма [вверху] в район залива Сан-Франциско, где сеть датчиков, контролируемых PurpleAir, определила опасные уровни взвешенных в воздухе твердых частиц [внизу]. Пожар в конечном итоге охватил более 150 000 акров (60 000 гектаров), разрушив 18 000 построек и унеся по меньшей мере 85 жизней. Вверху: Дэвид Литтл / The Mercury News / Getty Images; Внизу: PurpleAir

Сенсорная сеть большой площади была бы очень полезна для управления Плотина Оровилл в Калифорнии в феврале 2017 года, когда из-за контролируемого сброса излишков дождевой воды водосброс дамбы вышел из строя. Возникший в результате каскад воды разрушил фундамент плотины, потенциально нарушив целостность плотины. Местные власти приказали более 180 тысячам жителей покинуть территорию до тех пор, пока более детальная проверка не установит, что плотина безопасна.Если бы в то время существовала обширная сенсорная сеть для мониторинга конструкций, эти органы могли бы собрать данные для определения состояния плотины и принять своевременное и информированное решение о том, действительно ли необходима эвакуация. (В конечном итоге страшного коллапса не произошло.)

Так же, Обрушение моста Моранди в 2018 году в Генуе, Италия, было вызвано сочетанием стареющей инфраструктуры и суровой погоды. Катастрофу, в результате которой погибли 43 человека, можно было бы предотвратить, если бы ослабление пролета можно было своевременно обнаружить с помощью установленной сенсорной сети, а не с помощью спорадических и редких проверок.

Готовы ли датчики , управляемые событиями, или датчики нулевой мощности, чтобы обнаружить вспышку лесного пожара в отдаленной местности? Мы еще не совсем там, но приближаемся. Все основные элементы такой большой сенсорной сети существуют в различных стадиях технической зрелости; Еще несколько лет разработки и интеграции продуктов сделают их реальностью. Возможно, более сложной задачей будет побудить региональные и федеральные правительства к покупке и развертыванию таких сетей там, где они могут быть наиболее полезными, или к созданию краудсорсинговой сенсорной сети, подобной PurpleAir.

Переход к датчикам с нулевым потреблением энергии стоит затраченных усилий и затрат; их развертывание для предупреждения о лесных пожарах само по себе оправдало бы инвестиции в НИОКР. Лесные пожары уже привели к таким огромным убыткам и продолжают угрожать жизни, собственности, среде обитания и долгосрочному здоровью миллионов людей, вдыхающих дым.

Представьте себе будущий пожарный сезон в Калифорнии. Удар молнии поджигает дерево вдали от домов, и огонь растет. Но задолго до того, как даже слабый запах дыма может разбудить вашу собаку, датчики в лесу просыпаются и предупреждают станцию ​​наблюдения за пожарами.Наконец, есть достаточно времени и информации, чтобы смоделировать развитие пожара и выдать ранние предупреждения об эвакуации на телефоны всех, кто находится на пути пожара.

Обращение и транспортировка автомобильных аккумуляторов — Road Scholar Transport

Введение:

Без аккумулятора наши автомобили никогда бы не покинули подъездную дорожку. Перезаряжаемый элемент, часто называемый SLI, поскольку он запускается, зажигает и зажигает стартер, подает электроэнергию во всю автомобильную систему.Автомобильные аккумуляторы состоят из свинцово-кислотно-щелочной системы с 12-вольтовой системой, состоящей из шести гальванических элементов, производящих электрический заряд.

Батареи потенциально токсичны

Батареи производятся из широкого спектра материалов, от кислот до щелочей. При неправильной транспортировке аккумуляторов могут быть повреждены несколько компонентов аккумулятора, а кислота может вытечь во время транспортировки и в окружающую среду. Кислота может загрязнять землю и воду.В конечном итоге он станет токсичной угрозой для людей и других живых существ.

Опасная поездка

Транспортировка аккумуляторов увеличивает риск попадания опасных материалов или отходов в окружающую среду. Неправильно упакованные батареи могут привести к короткому замыканию и возгоранию. Условия путешествия иногда могут быть далеко не идеальными. Или еще лучше, каков наихудший сценарий в случае (заполните поле)? Помня об этом, Свод федеральных правил США установил строгие правила для обеспечения безопасности при транспортировке малых и больших элементов.

Почему вам следует это прочитать

Любая компания, агентство или сотрудник, который производит, распространяет, транспортирует, загружает или продает аккумуляторы, должны иметь полное представление о том, как аккумуляторы производятся, упаковываются, хранятся, транспортируются и перерабатываются. . Знание каждого шага от создания до утилизации помогает каждому предприятию принимать обоснованные мудрые решения. Каждое решение влияет на всю планету в целом.

Это руководство описывает упаковку и транспортировку новых и использованных батарей как по отдельности, так и вместе.В нем будут подробно описаны все процедуры, связанные с безопасной упаковкой и транспортировкой автомобильного аккумулятора во время вашего переезда, чтобы он не протекал и не мог причинить вред. Рекомендации применимы как к новым, так и к использованным батареям, за некоторыми исключениями, указанными в тексте.

Надлежащая упаковка и транспортировка

Батареи с кислотой или агрессивной жидкостью должны быть размещены и загружены таким образом, чтобы предотвратить эти три потенциальных опасности:

• Опасные уровни нагрева. Критический уровень тепла может привести к расплавлению, ожогу или коррозии упаковки. Это также может привести к возгоранию или возгоранию.
• Короткие замыкания. Батарея может вызвать короткое замыкание при контакте с другой батареей или другим проводящим материалом.
• Терминальное повреждение. Клеммы должны быть защищены либо подходящей упаковкой, либо соответствующей амортизацией, которая может предотвратить смещение, утечку или повреждение клемм. Для дополнительной защиты клеммы должны быть закрыты жесткими пластиковыми крышками.Аккумулятор должен быть достаточно надежным, чтобы выдерживать сильные удары.

КАКАЯ УПАКОВКА БЕЗОПАСНА?

Транспортировка со специальной упаковкой

Для аккумуляторов, которые транспортируются без другого содержимого, одобрены следующие типы технической упаковки:

Коробки

• Дерево
• ДВП
• Жесткий пластик

Бочки

• Фанера
• Волокно
• Пластмасса
• Пластиковая канистра

Транспортировка с неназначенной упаковкой

Эта неназначенная упаковка одобрена для аккумуляторов, загруженных без другого содержимого:

• Поддоны, пригодные для выдерживания неровности и движения, характерные для дороги.
• Strong Внешние ящики, вмещающие до трех батарей общим весом 75 фунтов.
• Прочные ящики из ДВП или дерева, содержащие от четырех до пяти батарей общим весом 65 фунтов.
• Ящики из ДВП с испытательной нагрузкой на 200 фунтов, вмещающие отдельные батареи до 75 фунтов. Клеммы должны быть усилены и надежны. Вся коробка должна выдержать испытание на сжатие в 500 фунтов без повреждения батареи.
• Ящики из ДВП с испытанием на 400 фунтов, несущие одну батарею, превышающую 75 фунтов.Амортизирующие прокладки, такие как подушки excelsior или гофрированный картон, должны быть помещены вокруг всей батареи для защиты. Деревянный каркас и гофрированные куски листов ДВП с бороздками, выдержавшие испытание на вес не менее 200 фунтов, закрепляют верхнюю часть батареи. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать сильные удары или штабелирование складских помещений без повреждения аккумулятора.

Электролитно-кислотная и щелочная коррозионная жидкость для аккумуляторных батарей

Электрические аккумуляторные батареи, содержащие кислоту и жидкость с коррозионными свойствами, подчиняются следующим требованиям:

• Никакие другие опасные вещества не могут быть загружены или транспортированы с жидкостью.
• Батареи должны быть расположены так, чтобы блокировать любые повреждения или короткие замыкания, которые могут возникнуть во время доставки.
• Дополнительные материалы, заполненные жидкостью, должны быть полностью отделены, укреплены или иным образом закреплены, чтобы предотвратить прикосновение к батарее или ее повреждение.
• Грузовик может перевозить только те аккумуляторные батареи, которые были отправлены первоначальным водителем, за исключением случаев, когда аккумуляторы объединены для совместной переработки.

Специальная упаковка для электролитно-кислотных и щелочных коррозионных батарей

• Деревянные ящики, внутри которых находятся стеклянные емкости объемом 1 галлон.Ящики не могут весить более 2 галлонов в каждом внешнем контейнере. Внутри контейнеров должна быть достаточная амортизация и изоляция от батарей толстым деревянным барьером.
• Ящики из фибрового картона, содержащие 12 упаковок из полиэтилена или других материалов, устойчивых к перевозке, вместимостью до 0,5 галлона каждая. Внутренняя упаковка должна быть должным образом изолирована от аккумуляторной батареи. Полная коробка может весить до 64 фунтов.

Требования к герметичности

Батареи должны пройти две обязательные оценки, чтобы считаться герметичными, герметичными и готовыми к транспортировке:

• Оценка вибрации. Аккумулятор прикрепляется к вибрационной машине и оценивается в трех относительных вертикальных положениях в течение равной продолжительности до 90-95 минут. Вибрация должна соответствовать или превышать обычные дорожные условия, такие как ямы или неровности, и продолжаться через короткие интервалы с интервалом в одну минуту.
• Оценка перепада давления. Батарея будет храниться не менее шести часов при температуре 75 ° F ± 7 ° при одновременном воздействии перепада давления не менее 13 фунтов на кв. Дюйм (изб.). Он также должен быть оценен в трех относительных вертикальных положениях не менее шести часов в каждом положении.

Сухие батареи и зарядные устройства

Сухие батареи и зарядные устройства следует упаковывать в ящики из фибрового картона с внутренними контейнерами, в которых хранится аккумуляторная жидкость. Каждая коробка вмещает до двенадцати емкостей. Весь пакет не превысит 75 фунтов.

Аккумуляторная кислота может быть помещена в комбинированную упаковку в картонную коробку рядом с сухой аккумуляторной батареей. Общая емкость комбинированной упаковки составляет 8,0 л. Весь пакет не превысит 82 фунта.

Поврежденные или использованные батареи

Поврежденные или использованные батареи, которые не могут удерживать аккумуляторную жидкость во внешнем корпусе, могут поставляться с аккумуляторами в отдельных единицах, которые транспортируются в следующих условиях:

• Слейте жидкость из батареи, чтобы предотвратить утечки в пути.
• Упакуйте каждую батарею в отдельную герметичную стандартную упаковку с подходящим проницаемым материалом. Поместите упаковку в другую герметичную внешнюю упаковку.
• При размещении с батареями или другими материалами, которые закреплены для предотвращения смещения при транспортировке, загрузите всю батарею в герметичную упаковку, чтобы исключить угрозу утечки при нормальных условиях движения.

Сертификация

Как и следовало ожидать, в большинстве штатов действуют строгие правила сертификации или одобрения перевозки опасных отходов. Пенсильвания предлагает одобрение Hazmat для водителей, которые соответствуют требованиям. Имейте в виду, что одобрение штата дает вам доверие и гарантирует, что вы соблюдаете все правила и действуете в соответствии с ними. В большинстве штатов одобрения включают письменную оценку, возможную оценку вождения и тщательную проверку биографических данных.

Ваша роль как водителя

Помимо юридических и профессиональных обязательств, связанных с вашей работой, важна безопасность людей, с которыми вы работаете, а также окружающей среды.