Wpływ temperatury na parametry akumulatora

image_pdf

Zależność pojemności akumulatora od temperatury nie jest żadnym nowym odkryciem – to że pojemność spada wraz ze spadkiem temperatury powinien wiedzieć każdy, bo nie dotyczy to jedynie akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Spadek pojemności w zależności od temperatury prezentuje poniższy wykres:

Spadek pojemności względem temperatury

Czytając różne publikacje na temat wpływu temperatur, większość koncentruje się na pojemności akumulatora. Mnie jednak zastanawiało jak wyglądają pozostałe parametry akumulatora – ponieważ wraz ze spadkiem pojemności powinien spadać prąd rozruchowy, a co za tym idzie spadek napięcia podczas obciążenia.

Dlatego postawiłem przeprowadzić doświadczenie polegające na pomiarze:

  • gęstości elektrolitu
  • sprawności
  • rezystancji wewnętrznej
  • prądu rozruchowego
  • spadku napięcia podczas obciążenia
  • pojemności

w temperaturze 0oC oraz temperaturze 22oC.

Informacje praktyczne

Zanim jednak przejdziemy do badania, należałoby wspomnieć jeszcze o samym elektrolicie – ponieważ ten też nie jest obojętny zmianom temperatury. Wraz ze zmianą temperatury elektrolitu, zmienia się jego gęstość o 0,00066 g/cm3 na każdy 1oC. Poniższa tabela ułatwi odczyt gęstości dla danej temperatury:

Zmiana gęstości elektrolitu względem temperatury

Przebieg badania

“Pacjentem” będzie znany Wam już akumulator Kozak KO740 o pojemności 74Ah i prądzie rozruchowym 720A w/g normy EN. Akumulator zostanie naładowany a elektrolit doprowadzony do temperatury 0oC. Po tym wykonany zostanie test miernikiem KONNWEI KW600, obciążenie opornicą TBP500 oraz pomiar pojemności podczas obciążenia sztucznym obciążeniem EBD-A20H prądem 15A. Po tym badaniu akumulator ponownie zostanie naładowany, elektrolit doprowadzony do temperatury 22oC a wszystkie testy powtórzone przy tych samych założeniach.

Polecam dalszą lekturę, jednak dla osób którzy cenią sobie czas, przygotowałem film:

Badanie parametrów w temperaturze elektrolitu 0oC

Pomiar temperatury

Akumulator po naładowaniu przebywał w chłodziarce przez 12 godzin, temperatura elektrolitu wyniosła dokładnie 0,1oC

Pomiar temperatury elektrolitu

Pomiar gęstości elektrolitu

Gęstość elektrolitu wyniosła ok. 1,3g/cm3 co przy tej temperaturze odpowiada gęstości 1,28g/cm3 w temperaturze 25oC – dlatego będzie to punkt odniesienia.

Gęstość elektrolitu w temperaturze 0oC

Pomiar sprawności, prądu rozruchowego oraz rezystancji wewnętrznej

Pomiar testerem dał następujące wyniki:

  • sprawność 63 %
  • napięcie spoczynkowe 12,96 V
  • rezystancja wewnętrzna 4,81 mOhm
  • oszacowany prąd rozruchowy 572 A (na 720 A)
Test sprawności miernikiem KONNWEI KW600

Pomiar spadku napięcia podczas obciążenia

Akumulator został obciążony prądem 350A – w/g producenta opornicy, w temperaturze 0oC napięcie nie powinno spaść poniżej 9 V.

Pomiar spadku napięcia podczas obciążenia prądem 350A

Aby dokładnie zobrazować spadek napięcia, podłączyłem równolegle tester KONNWEI aby zapisać wykres – oto on:

Jak widać na wykresie – najniższe zanotowane napięcie to 9,7V

Pomiar pojemności

Akumulator został podłączony do sztucznego obciążenia i obciążony prądem 15A – aby skrócić czas pełnego rozładowania.

Standardowo – napięcie odcięcia zostało ustawione na 10,5V. Akumulator przy tym obciążeniu rozładowywał się 1 godzinę i 38 minut

Obliczona pojemność 20-to godzinna akumulatora przy tej temperaturze to ok. 44Ah

Badanie parametrów w temperaturze elektrolitu 22oC

Pomiar tempertury

Początkowo chciałem wykonać drugie badanie przy temperaturze elektrolitu 25oC, ale wymagałoby to dużo więcej czasu.

Pomiar gęstości elektrolitu

Zgodnie z przypuszczeniami, po naładowaniu gęstość elektrolitu w temperaturze 22oC wyniosła 1,28g/cm3.

Pomiar sprawności, prądu rozruchowego, napięcia spoczynkowego

Pomiar testerem dał następujące wyniki:

  • sprawność 86 %
  • napięcie spoczynkowe 12,91 V
  • rezystancja wewnętrzna 4,11 mOhm
  • oszacowany prąd rozruchowy 671 A (na 720 A)

Spadek napięcia podczas obciążenia

Ponownie akumulator został obciążony prądem 350A. Przy obecnej temperaturze elektrolitu, napięcie nie powinno spaść poniżej 9,8V.

Najniższe napięcie jakie zarejestrował tester podczas spadku napięcia, to 10,3V. Niestety nie wiem czemu, ale podczas eksportu wykresu z testera, początek się “urwał”.

Pomiar pojemności

Ponownie akumulator został obciążony prądem 15A a napięcie odcięcia ustawione na 10,5V. Akumulator tym razem rozładowywał się 2 godziny i 21 minut., poniżej wykres z procesu rozładowywania.

Niestety ponieważ w warsztacie panuje obecnie dość niska temperatura, po tych dwóch godzinach temperatura elektrolitu spadła z początkowych 22oC do 14oC. Pomimo tego, obliczona pojemność 20-to godzinna akumulatora wyniosła 58Ah.

Podsumowanie

Aby ułatwić analizę, zebrałem najważniejsze wyniki w poniższej tabeli

W kwestii gęstości elektrolitu wszystko się zgadza i pokrywa z ogólnie przyjętymi wartościami.

Niewielka różnica w napięciu spoczynkowym może wynikać z faktu iż badanie przy 0oC wykonywałem ok. 12 godzin od ładowania a w temperaturze 22oC po ok. 48 godzinach. Ale wygląda na to że napięcie spoczynkowe nie zmienia się w zależności od temperatury.

W kwestii sprawności akumulatora, oszacowanego prądu rozruchowego i rezystancji wewnętrznej, to podejrzewam że pośrednio wynika to z faktu iż tester nie bierze pod uwagę temperatury. Dużo droższe i bardziej profesjonalne testery posiadają taką możliwość. Nie zmienia to jednak faktu, że prąd rozruchowy będzie niższy przy niższych temperaturach.

Wynika to ze spadku napięcia podczas obciążenia. Napięcie przy tym samym obciążeniu 350A, w temperaturze 0oC spadło do 9,7V natomiast w temperaturze 22oC do 10,3V.

Jeżeli chodzi o pojemność, to jak widać w tabeli powyżej, założyłem że pojemność 58Ah będzie maksymalną (100%), jednak spodziewać się należało w temperaturze 0oC ok 82% tej pojemności (wynika to z wykresu na początku), jednak z wyliczeń wynika że 44Ah to zaledwie 75,9% tej wartości. Oczywiście dotyczy to dokładnie tego konkretnego egzemplarza i należy wziąć pod uwagę że temperatura podczas drugiego badania spadła do 14oC.

Pomijając już kwestię tego że akumulator nie trzyma swoich nominalnych, zadeklarowanych przez producenta parametrów (74Ah i 720A) jego parametry w niższych temperaturach są jeszcze gorsze niż można by się spodziewać. Świadczy to właśnie o jakości akumulatorów, dlatego aby jednoznacznie stwierdzić czy akumulator jest dobrej klasy, należałoby dokonać jego pomiarów po pewnym czasie użytkowania i również w niższych temperaturach w których przyjdzie mu przecież pracować.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *