Sprawność elektryczna akumulatorów

image_pdf

Sprawność elektryczna akumulatora to stosunek ładunku oddanego podczas pracy, do ładunku włożonego do akumulatora w procesie ładowania. W zależności od typu akumulatora sprawność ta wynosi:

  • 70-80% – akumulatory kwasowo-ołowiowe
  • ok 85% – akumulatory NiMH
  • ok. 95% – akumulatory Li-ion

Jak widać akumulatory kwasowo-ołowiowe w zestawieniu z wymienionymi wyżej, posiadają dość niską sprawność. Od wielu lat producenci próbują w tej kwestii coś zmienić – takim przykładem są akumulatory z dodatkami węglowymi jak mój akumulator Exide Premium.

Postanowiłem więc sprawdzić jaki wpływ mają wymienione wyżej dodatki na sprawność elektryczną – w związku z tym przeprowadziłem doświadczenie polegające pomiarze pojemności podczas procesu rozładowania oraz pomiarze pojemności wprowadzonej do akumulatora w procesie ładowania – poniżej film z tego doświadczenia:

Aby skorelować otrzymane wyniki, w najbliższym czasie wykonam dokładnie to samo doświadczenie, jednak z klasycznym akumulatorem z płynnym elektrolitem – Kozak KO440.

Miernik PZEM-017

image_pdf

Po długich poszukiwaniach odpowiedniego miernika napięcia oraz prądu stałego, który miałby możliwość zapisu bieżących odczytów do pliku – w końcu znalazłem. Miernik w sumie dość znanej firmy Peacefair, która specjalizuje się w produkcji różnych tego typów urządzeń.

Widziałem już wiele rozwiązań z wykorzystaniem ich produktów w połączeniu z systemem Arduino, postanowiłem więc osobiście przekonać się co będzie wart miernik za ok. 55 złotych. Moduł sam w sobie nie posiada funkcji wyświetlania, ale producent dostarcza oprogramowanie które umożliwia podgląd parametrów na komputerze.

Miernik PZEM-017 umożliwia pomiar z dokładnością pomiaru 1%

  • napięcia w zakresie od 0 do 300V z rozdzielczością pomiaru co 0,01V
  • natężenia prądu w zakresie od 0 do 300A (w zależności od zastosowanego bocznika 50A, 100A) z rozdzielczością co 0,01A
  • mocy w zakresie od 0,2 do 90kW z rozdzielczością co 0,1W
  • zużycia energii w zakresie od 0 do 9999kWh z rozdzielczością co 1Wh

Do komunikacji służy interfejs USB -> RS485 natomiast protokołem komunikacyjnym jest Modbus-RTU który daje spore możliwości.

Czytaj dalej Miernik PZEM-017

Regulator mocy do prostownika ?

image_pdf

Na temat regulatora mocy, czy regulatora fazowego wspomniałem już w materiale na temat sposobów regulowania prądu ładowania. Tak jak przypuszczałem – jego zastosowanie w układach prostowniczych wywoła wiele kontrowersji, w związku z tych postanowiłem jeszcze raz o nim wspomnieć.

Regulator znalazł szerokie zastosowanie podczas sterowania prędkością obrotową silników czy regulacji temperatury grzałek. W jaki sposób działa układ – pokazałem dokładnie na w/w filmie – generalnie zasada jest taka że modyfikacji ulega sinusoida – ponieważ układ działa przy napięciu sieciowym 230V.

Według opinii wielu użytkowników – ta zmodyfikowana sinusoida ma negatywny wpływ na pracę transformatora – a więc nie do końca nadanie się jako układ regulacji prądu ładowania. Co ciekawe, takie układy, niejednokrotnie widziałem już w prostownikach dość znanych producentów – a więc gdzie tu prawda ? Skoro producenci wykorzystują regulatory fazowe do regulacji prądu ładowania, to chyba układ nie ma tak niekorzystnego wpływu na pracę transformatora ?

Nie trzeba było mnie długo przekonywać, abym przeprowadził doświadczenie polegające na pomiarze temperatury rdzenia transformatora bez regulatora i z dołączonym regulatorem przy tym samym obciążeniu.

Czytaj dalej Regulator mocy do prostownika ?

Regulacja prądu ładowania

image_pdf

Trzecia część filmu z serii „Budowa ładowarki automatycznej”. W tym odcinku poruszam kwestie regulacji prądu ładowania – od czego zależy prąd ładowania, jakie są sposoby na regulację prądu – jakie są zalety i wady poszczególnych rozwiązań.

Test akumulatora Exide Premium

image_pdf

Ponieważ wpadł mi w ręce kolejny akumulator – postanowiłem go przetestować i przedstawić Wam wyniki. Producentem akumulatora jest Exide Technologies – grupa do której należy również Centra. Seria Premium charakteryzuje między innymi technologia Carbon Boost (płyty ujemne posiadają dodatki węglowe), przez co akumulator rzekomo ma się ładować dwa razy szybciej niż klasyczny akumulator.

Zastanawiałem się w jaki sposób ma być to zrealizowane i jedyne co mi przyszło do głowy, to być może sprawność elektryczna akumulatora jest na wyższym poziomie, albo że akumulator można ładować dwa razy większym prądem, ale takiej informacji w instrukcji obsługi nie znalazłem, niestety producent w odpowiedzi na mojego maila odesłał mnie do strony https://www.akumulator.pl/technologie/carbon-boost/ która nic więcej nie wyjaśniła.

Akumulator został kupiony 1,5 roku temu i cały ten czas współpracował z silnikiem benzynowym 1,2 w Fiacie Punto, należałoby się spodziewać że powinien być w bardzo dobrym stanie, tym bardziej biorąc pod uwagę wyższą serię produktu i 3 letnią gwarancję. Wyniki testu będę porównywał z bardzo podobnym egzemplarzem – Kozak KO440 – którego jestem posiadaczem i pomimo niskiej ceny w dniu zakupu jego parametry nadal pozostają na bardzo wysokim poziomie.

Czytaj dalej Test akumulatora Exide Premium

Odświeżanie akumulatora

image_pdf

Zapewne zastanawiacie się co właściwie oznacza odświeżanie akumulatora ? Nie mam na myśli żadnej kosmetyki akumulatora, ale odświeżanie parametrów elektrycznych a właściwie chemicznych. Na czym to całe odświeżanie polega – sprawa jest banalnie prosta – chodzi o pełen cykl rozładowania i ładowania akumulatora.

Poprawę parametrów – w szczególności pojemności – zauważyłem już wielokrotnie, podczas moich doświadczeń (między innymi podczas badania wpływu stanu naładowania na parametry akumulatora) – zwłaszcza w akumulatorach które pracują nieregularnie – w samochodach które poruszają się „od święta”. Zapewne zapytanie ile można zyskać – trudno jednoznacznie stwierdzić, ponieważ to sprawa indywidualna i zależy od wielu czynników. Kolejnym pytaniem może być, jak długo taki efekt się utrzyma – na to pytanie również ciężko odpowiedzieć, ale mam odpowiedź na inne pytanie – czy można coś stracić ? Otóż nie, na pewno taki cykl pełnego rozładowania i ponownego ładowania nie niesie za sobą żadnych negatywnych skutków.

Skoro nic nie można stracić a można zyskać i czasami nie mało – to czemu nie spróbować ?

Ponieważ pozyskałem niedawno akumulator, który został wymontowany z samochodu jakiś czas temu, postanowiłem sprawdzić na jego przykładzie ile i czy w ogóle można coś zyskać. Pacjentem w tej operacji będzie akumulator Exide Premium, model EA472 o pojemności 47Ah i prądzie rozruchowym 350A.

Czytaj dalej Odświeżanie akumulatora

Rezystancja wewnętrzna akumulatora

image_pdf

Pomiar rezystancji wewnętrznej akumulatora pozwala na ocenę sprawności akumulatora, natomiast nie jest jej wyznacznikiem. Jest to jeden ze sposobów – oprócz pomiaru pojemności, gęstości elektrolitu, pomiaru napięcia pod dużym obciążeniem – pozwalający w pewnym stopniu stwierdzić, w jakim stanie jest akumulator.

Większość testerów akumulatorów, opiera swoje obliczenia właśnie na podstawie pomiaru rezystancji wewnętrznej. Na wartość tej rezystancji, ma wpływ przede wszystkim powierzchnia czynna płyt, dlatego też akumulatory o większej pojemności posiadają mniejszą rezystancję wewnętrzną, a akumulatory o mniejszej pojemności – większą rezystancję.

Prócz tego, wpływ na rezystancję ma również stopień naładowania – czyli gęstość elektrolitu – w przypadku akumulatorów z płynnym elektrolitem – im mniejsza gęstość, tym rezystancja większa. Wzrost rezystancji wewnętrznej w stosunku do stopnia naładowania można zaobserwować w artykule „Wpływ stanu naładowania na parametry akumulatora”.

Żeby tego było mało – wpływ na rezystancję ma również temperatura elektrolitu – można to zaobserwować w doświadczeniu w którym porównywałem parametry tego samego akumulatora w temperaturze 0oC i 22oC.

Skoro wiemy że rezystancja wewnętrzna jest odwrotnie proporcjonalna do pojemności – można za pomocą jej pomiaru oszacować stan naładowania oraz powierzchnię czynną płyt – a wiadomo że ta z wiekiem maleje. Z dużą ostrożnością – można przyjąć następujące pojemności przy zmierzonej rezystancji wewnętrznej za pomocą testerów akumulatorów.

Czytaj dalej Rezystancja wewnętrzna akumulatora

Test akumulatora Varta Blue Dynamic

image_pdf

Na moim stole wylądował kolejny akumulator – przedstawiam jego historię ponieważ to dość ciekawy przypadek. Akumulator wprawdzie już trochę leciwy i w dodatku po przejściach, ale o dziwo nadal jest w stanie uruchomić silnik benzynowy o pojemności 2,2l. Trafił do mnie w sumie ze względu na niskie napięcie spoczynkowe.

Jeszcze przed tym zanim wylądował na stole, dokonałem pomiaru testerem w zamontowanych samochodzie – faktycznie napięcie spoczynkowe wahało się w okolicy 12,19V, jednak oszacowana sprawność była w okolicy 76%. Mało tego podczas uruchomienia silnika, napięcie spadło jedynie do 10,5V – co jest dobrym wynikiem – choć z drugiej strony pomimo że silnik nie najmniejszy, to zawsze „benzyna”

Tester KONNWEI KW600 trochę zawyża sprawność w porównaniu do BT-360 – ale spotkałem się już z podobną sytuacją, gdy przy niskim napięciu spoczynkowym testery pokazują wysoką sprawność. Domyślam się że algorytm który szacuje sprawność, bierze pod uwagę między innymi napięcie spoczynkowe – stąd takie wyniki. Postanowiłem więc że użyczę koledze mojego Kozaka – bo to ta sama obudowa -L3 a w tym czasie dokonam testu jego Varty.

Czytaj dalej Test akumulatora Varta Blue Dynamic

Budowa automatycznej ładowarki

image_pdf

Zapewne część z Was wie, że od dłuższego czasu przymierzam się do budowy kolejnej automatycznej ładowarki, a właściwie prostownika automatycznego. Koncepcja jest już prawie na ukończeniu, aczkolwiek jeszcze muszą rozwiązać kilka problemów.

Postanowiłem jednak podzielić się z Wami moimi zdobytymi doświadczeniami, być może ktoś się również zdecyduje na budowę własnej ładowarki, ponieważ założenia są takie, aby to zrobić na gotowych modułach elektronicznych, więc praktycznie każdy kto ma choć podstawową wiedzę na temat elektroniki powinien sobie poradzić z budową.

Żeby się nie rozpisywać, postanowiłem zrobić serię filmów w których będę omawiał poszczególne komponenty niezbędne do wykonania ładowarki. Artykuł będzie na bieżąco uzupełniany

Spis treści

  • Wstęp – założenia projektu
  • Źródła prądu
    • Część 1 – Zasilacz impulsowy
    • Część 2 – Transformator
  • Regulacja prądu ładowania
  • Zabezpieczenia
  • Kontrola procesu ładowania
  • Szacowanie czasu zakończenia
  • Ładowanie buforowe

Wstęp

Czytaj dalej Budowa automatycznej ładowarki