Основные параметры аккумуляторных батарей

Электродвижущей силой (ЭДС) аккумулятора Е называют раз­ность его электродных потенциалов (напряжение аккумулятора) при разомкнутой внешней цепи:

Е = φ - φ

где φ и φ - потенциалы положительного и отрицательного элек­тродов соответственно.

ЭДС батареи, состоящей из п последовательно соединенных ак­кумуляторов :

Е₆ = пЕ.

Для практических целей ЭДС может быть определена по эмпи­рической формуле

Е = 0,84 + γ₂₅,

где γ_{25 -} плотность электролита при температуре +25 С , г/см³.

Если измерения проводились при температуре, отличной от +25 °С, то необходимо привести плотность y_t к температуре +25 °С:

γ₂₅ = γ +0,00075( Т-25)

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 R , а также электродной поляризацией.

Поляризациейназывается явление изменения потенциала элек­трода от исходного равновесного φ (без тока) до нового φ (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 длительность процесса поляризации и сопротивление поляризации R_п уменьшаются.

Омическое сопротивление батареи R складывается из сопро­тивлений электролита R , сепараторов R_c, активной массы R_м, ре­шеток R_p и соединительных элементов R_{c. э}:

R = R + R_c + R_м + R_P+ R_c._a

Под сопротивлением электролита понимается сопротивление той его части, которая находится между электродами.

Разрядной емкостью С_р называется максимальное количество электричества Q_pmax. которое аккумулятор может сообщить во внешнюю цепь при разряде от начального напряжения С_нач до ко­нечного U_кон. Обычно разрядная емкость аккумуляторных батарей определяется при постоянном токе разряда I_р. Тогда

С_р = I_р * t

где - t время разряда аккумуляторной батареи от напряжения U_нач до напряжения U_кон ,

Номинальная разрядная емкость аккумуляторной батареи С определяется при 20-часовом режиме разряда током I = 0,05С₂₀ при температуре +25 °С. Разряд должен прекращаться после достиже­ния конечного напряжения в 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 в 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. По отечественному стандарту (табл. 1.1) ток стартерного разряда определяется в режиме трехминутного разряда при темпе­ратуре -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 (США) 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 1

Параметры режима разряда аккумуляторной батареи при определении тока стартерного разряда.

Параметры режима разряда	Стандарты
аккумуляторной батареи	ГОСТ (Россия)	SAE (США)	DIN
Температура, °С	-18	-18	-18
Длительность разряда, мин		0,5	0,5
Конечное напряжение, В		7,2

Для электропотребителей автомобиля как нагрузки аккуму­ляторной батареи важным показателем является энергозапас акку­муляторной батареи W_p, под которым понимается максимальное количество энергии, выделяемой во внешней цепи за время t_кон. При постоянном разрядном токе:

W = U I t = U С_р

,где U_p - среднее значение напряжения U_p за время t_кон.