Имеется оборудование связи, работающее от сетевого источника питания ~220/=12,6В с буферным аккумулятором 12,6В 12А*ч. По сути - ИБП.

При наличии сетевого напряжения, оборудование работает от БП, кроме того от БП производится зарядка и поддерживание номинального напряжения аккумулятора.

В отсутствие сетевого напряжения, оборудование работает от аккумулятора. Емкости аккумулятора хватает на несколько часов работы в штатном режиме. Пропадание сетевого напряжения обычно не превосходит это время, но бывают случаи, когда сеть пропадает на более длительные промежутки времени.

Стоит задача дистанционного мониторинга состояния аккумулятора.

Первое, что необходимо отслеживать, это - оставшийся заряд. Если до полной разрядки аккумулятора осталось ориентировочно 20-25% заряда,
монитор должен подать сигнал через оборудование связи о том, что скоро может наступить его отключение.

Второе - слежение за старением. То есть, если емкость аккумулятора упадет до порядка 50%, либо его внутреннее сопротивление превысит какое-то определенное значение, монитор также должен об этом предупредить.

Монитор будет выполнен на микроконтроллере. Возможно измерение следующих параметров: напряжение батареи, ток (зарядный/разрядный), температура аккумулятора. Также может производиться измерение времени наработки (срок службы), суммарный отданый и суммарный полученый заряд за время службы, текущий заряд - (+) при зарядке, (-) при разрядке.

Интересуют прежде всего критерии и методы оценки текущего уровня заряда, внутреннего сопротивления и оставшейся полной емкости аккумулятора.

Если бы аккумулятор работал в циклическом режиме - полный заряд / полный разряд, оценку емкости можно было бы вести по полученным и отданным амперчасам (кулонам) с учетом коэффициента отдачи. Но аккумулятор работает в буферном режиме, преимущественно с частичным зарядом/разрядом. В этом случае оценить подобным образом его оставшийся заряд, на мой взгляд, весьма непросто.

Есть возможность ориентировочной оценки оставшегося заряда по значению напряжения аккумулятора. Причем имеются также графики зависимости емкости аккумулятора от напряжения на нём в отсутствие нагрузки. Но встречал также утверждения, что более точно оценивать лучше при нагрузке.

Оборудование работает в режиме: 90% времени - ждущий режим (потребляемый ток не более 0,25А), 10% времени - передача (потребляемый ток до 10А). Вот здесь хотелось бы выяснить все же, как лучше оценивать оставшуюся емкость по напряжению, при малом потребляемом токе, или же при большом потребляемом токе. Внятного объяснения этому пока не нашел.

Также интересует, как учитывать зависимость напряжения от температуры аккумулятора. Для режима зарядки аккумулятора даётся график. А как быть при разрядке?

Внутреннее сопротивление оценить можно по провалу напряжения при переходе с дежурного режима на передачу, либо по подскоку при обратном переходе (дельта U / дельта I). Но, опять же, как в этом случае грамотнее поступить?

Мог бы кто-нибудь, у кого есть опыт оценки состояния кислотных аккумуляторов, подсказать относительно того, как можно правильно решить поставленную задачу?

Может имеются ещё какие методы?

В литературе прямого и четкого ответа на вопросы, к сожалению, так и не нашел.

Да контроль батареи дело сложное, могли убедиться с мобильником, да и режим разряда очень похож.
По заряду могу отправить к м/с от TI - UC3906, UC3909 (эта сильно заморочена), в апликейшн к ним (статьи U-104, U-131) можно почерпнуть немножко теории поведения свинцовых батарей при заряде и разряде. М/с старенькие, но может там же на TI найдёте по-новее, а заодно и мониторы разряда (давно не интересовался свинцом).

Тема стала подниматься чуть не каждые 10 дней. Неужели нельзя хоть неглубоко посмотреть классификацию и архивы форума?

Хорошо, посмотрю еще и документацию от TI. Дело в том, что встретил взаимопротиворечивые высказывания в разных источниках. В любом случае придется провести также натурные испытания для уточнения реального поведения.


Могу уверить, архивы раздела просмотрел. Верю, Вы искренне хотели ответить по теме, но плохое настроение помешало Вам это сделать. Но я не теряю надежды на смену Вашего настроения и, в конце концов, на ответ по существу.

Google
Соотнесите с емкостью своей батареи и разрядным током.

Не-е-а, эту картинку не Гугл придумал, она кочует из книги в книгу, с вебстраницы на вебстраницу.
А теперь вопрос расширенный. Для какой температуры дано семейство характеристик? Каковым оно будет при 0°? А при +40°? Подозреваю, Вы ответите - подобным. А я отвечу - да, я смутно это тоже подозревал. Но меня интересуют конкретные цифры. Их, к сожалению, в явном виде не встречал. А ведь именно по ним, по конкретным цифрам будет оцениваться текущее состояние аккумуляторной батареи.

Но, кроме напряжения, есть еще такой параметр, как внутреннее сопротивление, которое возрастает при разряде аккумулятора (оно также зависит и от температуры). Опять же, суть понятна, конкретных цифр (относительных даже) нет.

Кроме того, меня, как я уже писал, также интересует возможность оценки остаточной емкости в процессе старения. Предполагаю, ее можно оценить, сравнивая разрядную характеристику свежего аккумулятора и имеющего уже заметный срок службы. Интересным было найти такие данные.

Так что не все так просто и очевидно. Теоретические выкладки без конкретных цифр на практике применить весьма затруднительно.

Я не мог искать часами типовую разрядную характеристику (ей уже более 150 лет). То, что в пять минут попалось - привел. Нужны конкретнее кривые - зайдите на сайты изготовителей, поищите.
Внутреннее сопротивление - закон Ома для полной цепи Вам в помощь. По этим же кривым вычисляется.
Температурные колебания? Вам вроде нужно выдать сигнал о падении заряда до 20-25%. При любой погоде и возрасте аккумулятора. Оцените разрядный ток, соотнесите с емкостью батареи и выдайте порог 11.2 или 11.5 вольта - какой найдете нужным.
Разрядите пару раз реальную батарею и снимите свою, практическую кривую. Через два дня будете иметь результат. Годящийся именно для Вашего случая.
Теоретизировать и гадать по неполным исходным данным можно долго и безрезультатно. Решайте практическую задачу как она поставлена. Нужно обнаружить снижение заряда до 25% исходного. А не степень старения батареи, температуру, полную абсолютную емкость и кучу других побочных параметров.

Огромнейшее спасибо. Но лучше бы Вам не тратить даже тех 5 минут на банальность.

Как бы в курсе. Все, что выложил изготовитель, имеется.

Никогда бы не подумал. Но придется гуру поверить на слово.

Ну, да, ну, да. Вот только для одной температуры это напряжение будет соответствовать 25%, для другой - 50%, а для совсем третьей - совсем ничего. Именно семейство разрядных кривых для различных температур и необходимо для оценки оставшенося заряда. Иначе будет определятся год рождения бабушки, причем, даже не известно чьей.
Если Вы затрудняетесь дать определенный ответ на этот вопрос, не честнее было бы написать просто - НЕ ЗНАЮ. Обычно я именно так и делаю, когда не имею четкого и конкретного ответа. Не сильно боясь за репутацию.

Так и планирую поступить. При разных температурах, хотя бы в трёх точках 0°, 20°, 40°. На нескольких образцах аккумуляторов, как абсолютно свежих, так и на прошедших эксплуатационный период около года.

Вот именно выбор наиболее достоверных методов и критериев меня интересует. О чем и спросил.

Если Вы внимательно читали, то второй задачей стоит как раз оценка старения аккумулятора по остаточной емкости и по возросшему внутреннему сопротивлению. Оценить остаточную ёмкость предполагаю сравнивая частичную разрядную кривую с соответствующим участком исходной кривой для свежего аккумулятора. Отдано столько-то кулонов, напруга упала на столько-то вольт. Э-э-э, да это уже совсем не годится, кулонов-то отдано значительно меньше при том же снижении напряжения, похоже, емкость существенно упала. Аккумулятор должен вовремя предупредить:"Обратите внимание на моё состояние, моя ёмкость упала наполовину, я стал недопустимо изнутри сопротивляться, замените меня, и то ваше дело, будете ли пытаться меня протренировать, восстановить, или просто выбросите, но примите меры, ибо надежной работы в дальнейшем гарантировать не могу. Искренне ваш - Аккумулятор."

PS: Не имею и тени сомнения, Вы искренне хотели мне помочь. Вот только как-то своеобразно.

Ладно. пусть кто-то еще поможет. Желающих тут много собралось.

От разумной помощи не отказывался. Как и не отказывал в ней другим.


Ну, это дело житейское. Видимо, никто не имеет вразумительного ответа.

Многократ приходилось разбираться и с полного нуля, поэтому никакой проблемы не вижу. Спрос-то в нос ведь не ударил?
В понедельник будут аккумуляторы, проведу исследования. В любом случае задача будет решена.

Все экспресс методы определения состояния св-кислотной АБ от лукавого. Нет 100% гарантии достоверности полученных результатов. Ну вот характерный пример. Имеется начинающаяся коррозия положительных пластин, последние начинают прорастать через сепараторы и кое-где возникает "небольшое" к.з. с отрицательными пластинами. При "частичных" разрядах (т.е. большими токами, но в течение небольшого времени) такого типа неисправность не выявляется, такую неисправность можно распознать только 100%-ным контрольным разрядом. Правда, у этого элемента в подзаряде будет больший ток и несколько меньшее соответственно напряжение. А вот такая неисправность, как коррозия мостов (флажки от пластин корродируют и истончается сечение токопроводящего материала), длительными разрядами не выявить. Решать Вам, но самое правильное решение - проводить периодические контрольные разряды на тех режимах, на которых предполагается работать АБ в случае пропадания сети (1 раз в год). Замеры напряжений элементов в подзаряде будут хорошим подспорьем в диагностике.

Сообщение отредактировал Serg SP - May 22 2011, 19:09

Видимо, так оно и есть. Такой процесс, как сульфатация и снижение активной площади в течении эксплуатации выявить можно, а нижеприведенные - весьма проблематично. Нужно будет более детально разобраться с различными видами деградации.


Видимо, косвенно можно будет судить по пониженному напряжению, повышенному саморазряду и ухудшению коэффициента отдачи по емкости.


Наверно это прежде всего скажется на внутреннем сопротивлении АБ? Нужно будет выяснить особенности такого вида неисправности.


Да, конечно, наилучшим вариантом было бы иметь возможность доступа до каждого элемента, но, увы, такая возможность производителем АБ не предусмотрена.

Если встречали где-то статистику по различным видам неисправностей АБ, может подскажете источник? Естественно, у различных типов свинцово-кислотных аккумуляторов от различных производителей эти цифры могут разниться, но наверно есть общие закономерности. Экзотическими видами дефектов можна было бы пренебречь, сосредоточив внимание на наиболее часто встречающихся.

Тут по ходу дела появилась мысль, а если одну АБ на 12 А*ч заменить на две по 7А*ч, работающих в пуш-пульном режиме? Т.е. при одном сбое в сети работать от одного аккумулятора, при следующем - от второго. Если же сбой затягивается и первый иссякнет, подключается второй. Естественно, порядок выбора аккумулятора может быть изменен в зависимости от степени заряженности аккумуляторов и соотношения суммарного отданного/полученного заряда. Кроме того, при наличии двух аккумуляторов, можно попеременно периодически (раз в месяц, в квартал, в полгода, в год) для одного из них автоматически проводить испытательный цикл полного разряда на балласт и последующего полного заряда для оценки состояния этого аккумулятора без утраты возможности бесперебойного питания в любой момент. Но такой подход нуждается в дополнительном всестороннем рассмотрении, поскольку усложняется и удорожается система питания и здесь не всё от меня зависит.

Собственно, в высоконадёжных системах ставят параллельно 2 - 3 АБ, периодически (планово) разряжая каждую параллельную ветвь. Такой метод позволяет держать под контролем состояние всей АБ. Периодичность к.р. зависит от типа применяемых аккумуляторов. Если используется АБ по технологии гель (dryfit), достаточно 1 раз в год, если AGM, раз в полгода будет достаточно.

имхо прикидочное значение состояния акб можно получить периодически измеряя напряжение на акб,синхронизировав измерение напряжения акб с включением нагрузки(ток нагрузки-соизмерим с максимальным разряядным током акб).измерения кратковременные,с большим периодом следования пауз -большой потери ач не дадут
естественно метод не даст измерить ёмкость акб,но определить внутреннее сопротивление,степень заряженности,обрыв(гель небольшой ёмкости-склонен к обрывам)-вполне

Как выяснилось, проведение периодических проверок (раз в 3-4 месяца) состояния аккумулятора, дозарядка / полная разрядка / полная зарядка, всё же вполне возможно. Это упрощает контроль остаточной емкости.

Вариант с двумя АКБ тоже имеет перспективу и после доработки источника питания возможен в дальнейшем переход на него.