Насколько это плохо, чтобы снизить напряжение 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи?

У меня была горячая дискуссия с несколькими коллегами, которая сегодня обсуждала, насколько низкое напряжение для свинцово-кислотной батареи на 12 В; они считали, что предупреждающий зуммер низкого напряжения и автоматическое отключение в конечном итоге раздражают и создают угрозу безопасности.

• У меня был один парень, который настаивал на том, что батареи были «в порядке», даже если они были серьезно недовольны, и вы можете бросить в них практически все, что угодно.
• Другой парень настаивал на том, что его автомобильный аккумулятор в какой-то момент был на уровне 2 (!) Вольт, и у него с ним проблем не было.

Я всегда думал, что при катании на лодке никогда не позволяешь своей 12-вольтовой батарее падать ниже 11 вольт, поэтому эта очень пассивная позиция немного смутила меня. Имеются ли данные для количественной оценки потери качества свинцово-кислотных аккумуляторов из-за низкого напряжения? Сколько я теряю по мощности из-за низкого напряжения? Я уверен, что я прав, но мне нужны некоторые данные.

Вашу точку зрения очень легко сделать по-другому.

Если вы посмотрите на кривую разрядки свинцово-кислотного аккумулятора с номиналом 12 В или 6 В:

Это происходит от Юаса. Они делают вещи. Это либо надежно, либо оптимистично, конечно, не пессимистично.

Давайте посмотрим на напряжение 12 В и с оптимизмом предположим, что вы заинтересованы только в разряде 0,2 С, при любой другой скорости те же аргументы могут быть получены с другой линией.

На отметке 12 В вы можете увидеть «переломный момент», когда напряжение меняется от относительно постоянного к падению.

На 11 В это почти идет прямо вниз.

При 9 В он сразу же падает при том же токе нагрузки.

Это означает, что в точке 12 В вы, по сути, использовали 60% его мощности. На 11V вы находитесь на уровне 93%. На 9В вы на 99,5%.

Теперь, добавив, что батарея с напряжением 0 В на ней больше не имеет химической инициативы, какого-либо химического типа, вам нужно будет мотивировать ее воссоздать химический дисбаланс, который вызывает кажущееся напряжение и потенциал для протекания тока. Это сложно сделать с любой батареей (поэтому почти все батареи изготовлены из электродов, уже изготовленных химически из подходящих материалов для создания потенциала элемента).

С SLA много энергии уходит на химическую рекомбинацию сульфатов и сульфитов, тратя впустую много энергии. Это приводит к необходимости чрезмерной мощности для повторного включения ячейки, которая остается на 0 В. Чрезмерная мощность = тепло. Тепло = выделение газа. Выделение газа = потеря влаги. Потеря влаги = плохо. Не говоря уже о более высоком напряжении, которое обычно требуется, делает много, много побочных продуктов на пластинах, рядом с побочными продуктами, уже сгенерированными при его стерилизации, и у вас остается батарея АА с весом и размером 6Ач ОАС.

Теперь, если вы подойдете к 9В, оно очень быстро станет 0В. Вы легко опоздаете.

Многие производители говорят нам: «Считайте, что ваша батарея разряжена при 11,8 В», некоторые люди (включая меня) предполагают 11 В. Те , кто использует 11В часто (но не всегда) заботиться , чтобы знать , что это нижний предел. Это именно по этой причине.

Если они не примут, что сотни производителей, бесчисленные эксперты в данной области и пользователи говорят: «при 11,8 В вы не получите от этого гораздо большего, и попробовать будет рискованно», то просто убедите их с помощью тот факт, что на 11V будет не так много, чтобы получить больше в любом случае. Выполнено. Все остальные пункты спорны.

Причина, по которой автомобильный аккумулятор может быть сброшен до 2 В, а затем продолжает работать, состоит в том, что этот аккумулятор очень скоро перешел на 2 В, потому что идиот, оставивший свет включенным, через некоторое время осознал. А поскольку они обычно имеют размеры от 2 до 5, в зависимости от типа и марки автомобиля, уродливый будет работать еще пару лет.

И давайте будем честными, мы действительно собираемся потратить часы и часы работы и исследований, чтобы убедить кого-то, кто даже не может придумать, как его автомобильные огни согласованного факта разделяют тысячи инженеров-электриков во всем мире?

Отличный ответ от Asmyldof. Единственное, что я хотел бы добавить, это то, что:

(1) Существует несколько различных разновидностей свинцово-кислотных аккумуляторов: «стартовая батарея», которая очень редко разряжается очень редко, «двигательная батарея», предназначенная для постепенной и более глубокой разрядки, «резервная батарея» для работы в стиле ИБП, где глубокие разряды редки, и поэтому кумулятивные отрицательные воздействия такого глубокого разряда компенсируются ожидаемым сроком службы и новым ароматом, который может работать в частичном состоянии разряда в течение длительных периодов времени. Все они имеют довольно четкие характеристики в мелких деталях.

(2) Промышленность свинцово-кислотных аккумуляторов очень конкурентоспособна. Если у вас нет какой-то новой запатентованной химии, которая отличает вас от конкурентов, то (а) вы получаете то, за что платите (с точки зрения качества), и (б) ни один производитель не получает выгоды от указания ограничений / рекомендаций по использованию ниже того, что Разумно ожидать хорошего срока службы от своей продукции.

Драггеры, которые говорят: «О, эти вещи пуленепробиваемые» или «Я довел этот b ** ch до 2,5 В, и он все еще работает отлично!» обычно не те, кому приходится кашлять сотнями / тысячами своих собственных долларов, когда батареи «таинственным образом» не работают столько лет, сколько должны. Это люди, которые также несут ответственность за батареи с короткими гарантиями, потому что может быть трудно доказать, что клиент неправильно использовал батарею за пределами опубликованных пределов (без встроенной контрольной электроники, встроенной для записи и подтверждения).

Лист данных производителя является основным, и ваше приложение должно соответствовать батарее, предназначенной для этого варианта использования. Три точки личного опыта вашего коллеги бесполезны, по крайней мере, в контексте срока службы батареи (и кто должен платить за преждевременную замену).

Основным фактором, который следует учитывать при использовании многоэлементных аккумуляторов, является то, что повреждения, вызванные пониженным напряжением, будут сосредоточены на самом слабом элементе, но производительность этого самого слабого элемента, как правило, будет ограничивающим фактором в отношении производительности блока в целом. , Если все шесть ячеек 12-вольтовой батареи одинаково хороши, то снижение ее напряжения до 9 может привести к падению всех шести ячеек до 1,5 вольт без существенного повреждения, но если одна из ячеек слабее других, то напряжение на пачке падает. снижение до 9 может привести к снижению напряжения слабого элемента до 1,0 В, в то время как остальные пять элементов находятся на уровне 1,6. Если это сделать несколько раз, слабая ячейка может стать еще слабее, так что ее напряжение падает до нуля, в то время как другие ячейки все еще находятся на уровне 1,8.

В случаях, когда многоэлементный аккумуляторный блок используется для целей хранения, а не для обработки тока, я подозреваю, что аккумуляторный блок с электроникой, потребляющей больший ток от более сильных аккумуляторов, может обеспечить лучшее поведение в течение срока службы, чем тот, который просто соединяет элементы в серии, но я не подозреваю, что такие проекты являются обычным явлением. Тем не менее, важно отметить, что в многоэлементных батареях ущерб, вызванный пониженным напряжением, будет увеличиваться по мере увеличения разницы между более сильными и более слабыми батареями, и эта разница будет увеличиваться в результате такого повреждения.

Это не технический ответ, а дополнительное топливо для вашего контраргумента:

Раньше я работал в местах, где имелись БОЛЬШИЕ резервные батареи (от 100 до 1000 высококачественных батарей), и их заменяли (ВСЕ батареи) за огромные деньги, если они зацикливались ниже рекомендованного производителем предела из-за перебоя в питании. Это была высоконадежная критическая инфраструктура телефонной сети с юридическими требованиями, чтобы оставаться в сети при отключении электроэнергии (также ядерный удар, естественно). Вы могли бы увидеть поддоны батарей, ожидающие переработки, которые, вероятно, продлятся еще десятилетие, если использовать охладитель пива Joe Normal в его трейлере или подобном, но это подводит меня к моей точке зрения:

Если вам нужна гарантированная производительность, следуйте инструкциям производителя.

Вы можете «сойти с рук» со всеми видами автомобильного аккумулятора, потому что вы вряд ли когда-либо достигнете его пределов - обычно они действуют в течение многих лет, возможно, если вы разрядите его до 2 В, вам это сойдет с рук, и он будет работать запустить свой автомобиль в нормальных условиях еще на 5 лет, но это не значит, что вы не сократили его срок службы на год, или что если вы поехали на Аляску зимой, он все равно будет работать, или что если вы разрядите его до 2v a еще несколько раз он не свернется и не умрет. Но, как потребитель, вы просто пожмете плечами и купите новый аккумулятор или продали автомобиль к тому времени.

Вы можете сойти с руктонны вещей в повседневной жизни потребителей, но если вы пытаетесь гарантировать некоторую производительность вашего устройства / продукта, вы не можете нарушать правила (если вы чертовски хороши) - вот почему все эти резервные батареи были заменены: они вероятно, все еще будет нормально работать до ~ 90% от спецификации, но когда питание исчезнет в зимний день через 3 года, и это событие разряда сверхспецификации сместило батареи слишком далеко вниз по кривой, и вместо того, чтобы иметь За 30 минут до восстановления питания оборудование неожиданно выходит из строя на 10 минут раньше, приводит к сбою в сети и отключает всю систему на один день, потому что ситуация восстановления из мертвых в 10 раз хуже, чем «контролируемое отключение» ты будешь выглядеть как правильный придурок, а чьи-то адвокаты будут стучаться в твою дверь.

Любой производитель батарей, достойный их внимания, сможет сообщить вам эти данные (и гарантировать их), если они не смогут, то не используйте свои устройства для ЛЮБОГО критически важного применения.

В качестве примечания: военная техника заменяет аккумуляторы гораздо чаще, чем автомобильный аккумулятор Joe Public, по той же самой причине - когда в вас стреляют в зимний день, вы должны иметь возможность в первый раз запустить ваш транспортер. гарантировано, не делайте несколько попыток с небольшим перерывом между ними.

Это была средняя установка, позднее замененная множеством стоек батарей AGM меньшего размера:

Как это:

И если бы они зацикливались слишком глубоко, они ВСЕ меняли бы. Нет вопросов.

Отвечая на вопрос « Имеются ли данные для количественной оценки потери качества свинцово-кислотных аккумуляторов из-за низкого напряжения? », Вот два хороших источника:

« Срок службы батареи напрямую связан с тем, насколько глубоко батарея зацикливается каждый раз. Если батарея разряжается до 50% каждый день, она будет работать примерно вдвое дольше, чем если бы она работала до 80% DOD ^[1] . 10% DOD, он будет работать примерно в 5 раз дольше, чем один циклично до 50%. Очевидно, есть некоторые практические ограничения на это - вы обычно не хотите, чтобы батарея емкостью 5 тонн находилась там только для того, чтобы уменьшить DOD . Наиболее практичное число - это 50% DOD на регулярной основе. "- https://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html

« типичный срок службы стартера и батарей глубокого цикла при глубоком цикле:

Depth of Discharge    Starter Battery    Deep-cycle Battery
------------------------------------------------------------
100%                  12–15 cycles       150–200 cycles
50%                   100–120 cycles     400–500 cycles
30%                   130–150 cycles     1,000 and more cycles

"- http://batteryuniversity.com/learn/article/lead_based_batteries

Оба источника были найдены благодаря комментариям от Hot Licks и Ника Алексеева.

Примечания / PS

^[1] DOD означает «Глубина разряда» (100%), что означает полную разрядку батареи.

Другие ответы имеют отличную информацию, но они не отвечают на вопрос напрямую.

У меня есть опыт работы с более чем десятью тысячами батарей. Батареи низкого напряжения разрушают батарею, вызывая сульфатирование в свинцово-кислотных батареях или дендриты в литии. Оба очень разрушительны. Люди, которые говорят, что батарея может справиться с этим, действительно говорят, что их батарея - батарея лучшего качества, чем обычно. Тем не менее, разрядка аккумуляторов ниже их номинального напряжения разрушительна и все еще вредит аккумулятору. В конце концов вы увидите, что батарея быстрее разряжается. Снимать отключение напряжения крайне глупо, потому что вы НИКОГДА не должны использовать аккумулятор под напряжением, если хотите, чтобы аккумулятор работал долго. Самое дорогое, что вы можете сделать, это оставить батарею под напряжением, второе самое дорогое - это начать с нее под напряжением. Он не предназначен для работы вне его параметров и значительно сократит срок службы. Вам не нужна диаграмма, чтобы понять, что батареи будут быстрее разряжаться, когда вы разряжаете их слишком глубоко. Просто будьте настолько глупы, чтобы чрезмерно разряжать свои батареи, и вы скоро это узнаете.

Что обычно быстро убивает новые батареи, так это разряжает их и оставляет на несколько недель или месяцев в истощенном состоянии.

Это типичная судьба для большинства "рекреационных" батарей. Они становятся без присмотра.

Несколько аварийных разрядов сопровождаются зарядом, и батареи все равно будут работать совместно, но никогда не оставляйте разряженные батареи для мотоциклов или автомобилей для последующего ухода.

Вы заметите, что элементы батареи становятся сульфатированными, когда напряжение батареи может быть повышено, и батарея не получает ток. Обычно работоспособная и слегка разряженная батарея 12 В 70 Ач разряжается до 15-20 А через несколько минут при зарядке 14,4 В. При сульфатировании Вы можете подать напряжение 15-30 В, и ток вообще не протекает. Тогда у вас проблемы.

Если у вас есть источник питания с ограничением тока, вы можете пытать батареи и жарить их при более высоком напряжении с пределом тока, который может быть установлен на 0,01 от емкости.

Если / когда аккумулятор начинает потреблять некоторый ток, у вас есть достаточно времени, прежде чем он полностью зарядится.

Обычно при сильном сульфатировании вы можете отложить покупку новой батареи, но она никогда не будет такой новой.

Свинцово-кислотные батареи похожи на домашних животных - они ведут себя в соответствии с тем, как с ними обращаются.

Несколько лет назад я купил этот скутер с битой 6 V Bat; только началось с удара педали. Помещенная летучая мышь в контролируемом зарядном устройстве: 6 В, квадратный корень 2, примерно 8,5 В. Это был 4 Ач, так что регулируемый (пробный) заряд при 10%, то есть 400 мА; но так как летучая мышь была мертва, ей пришлось увеличить напряжение до 10 или 12 В (не могу вспомнить), пока эти 400 мА не могли быть достигнуты. В этот момент пришлось следить за жидкостью внутри ячеек и зарядным током; почти каждые 20 минут или около того приходилось снижать напряжение для получения правильного зарядного тока. В конечном итоге достигла точки, где могли иметь 400 мА с постоянным зарядным напряжением (8,5 В) и всегда контролировать электролит в элементах. Затем оставьте заряжаться на 14 часов. Это стало как новое. Угадайте, что избыточное напряжение было необходимо, чтобы «сломать» вредные соли в электродах.