Оценка состояния свинцового кислотного аккумулятора. Опции

[kv_addr]

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.

[kv_addr]

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.

[Microwatt]

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.
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.

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.

[kv_addr]

Я не мог искать часами типовую разрядную характеристику (ей уже более 150 лет). То, что в пять минут попалось - привел.

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

Нужны конкретнее кривые - зайдите на сайты изготовителей, поищите.

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

Внутреннее сопротивление - закон Ома для полной цепи Вам в помощь. По этим же кривым вычисляется.

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

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.

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.

Разрядите пару раз реальную батарею и снимите свою, практическую кривую. Через два дня будете иметь результат. Годящийся именно для Вашего случая.

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.

Теоретизировать и гадать по неполным исходным данным можно долго и безрезультатно. Решайте практическую задачу как она поставлена. Нужно обнаружить снижение заряда до 25% исходного.

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

А не степень старения батареи, температуру, полную абсолютную емкость и кучу других побочных параметров.

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.