При техническом обслуживании АКБ открытого вида одним из основных параметров, определяющих их техническое состояние, является плотность электролита, величина изменения которой характеризует степень разряженности АКБ (рисунок 1) [1].

Рисунок 1. Изменение плотности электролита (приведенной к температуре плюс 25 °С) в зависимости от степени разряженности батарей

При этом, плотность электролита зависит от температуры t_эл [2]. Так с повышением температуры на 1 °С уменьшается плотность электролита, а с понижением на 1 °С, наоборот, увеличивается на 0,0007 г/см³. При изменении температуры на каждые 15 °С изменяется и плотность электролита, примерно на Δρ_эл = 0,01 г/см³ (рисунок 2). За исходную принимается температура электролита, равная 25 °С. Поэтому для достоверной оценки степени разряженности аккумуляторов по изменению плотности электролита необходимо учитывать его температуру, и в случае отличия ее от 25 °С следует внести поправку Поэтому при измерении плотности электролита с целью оценки степени Δρ_эл к показаниям ареометра. 

Рисунок 2. Зависимость изменения величины плотности Δρ_эл электролита от изменения его температуры t_эл 

Для оценки степени разряженности АКБ разных видов и типов [3] в эксплуатации используют разные методики. 

Методика оценки степени разряженности аккумуляторных батарей открытого вида по изменению плотности электролита в них 

Оценку степени разряженности (∆С_р) свинцового кислотного аккумулятора открытого вида в эксплуатации обычно выполняют по изменению плотности электролита в нем, используя диагностический параметр – удельный показатель разряженности ∆С_уд, численно равный потере емкости аккумулятором в % от номинальной емкости С_ном. в процессе разряда при снижении плотности электролита на величину ∆ρ_уд = 0,01 г/см³ [2]. При этом степень его разряженности определяют из выражения

,                                                                (1)

где ρ_н²⁵ – плотность электролита полностью заряженного аккумулятора, приведенная к температуре 25^оС, г/см³;

ρ_к²⁵ – плотность электролита в аккумуляторе, измеренная в момент оценки степени его разряженности приведенная к температуре 25^оС, г/см³;

∆С_р – степень разряженности аккумулятора, % от С_ном.

На практике [1, 2] для определения степени разряженности всех типов автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей с жидким электролитом в выражении (1) используют значение ∆С_уд = 5-6 %. Однако такой способ не учитывает их конструктивных особенностей, в частности количества электролита в аккумуляторах в пересчете на единицу емкости, которое можно оценить величиной удельного объема электролита  аккумулятора

,                                                                                        (2)

 где  V_{эл. аб}  – объем электролита в одном аккумуляторе батареи, см³;

С_ном – номинальная емкость аккумуляторной батареи, А∙ч.

Выполненные авторами исследования процесса разряда в свинцовом кислотном аккумуляторе открытого вида показали, что характер изменения его емкости (∆С_р) в батареях разных типов обусловлен зависимостью изменения плотности электролита от величины его удельного объема (V_уд), которую при разряде можно выразить поверхностью (рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость изменения плотности электролита от величины его удельного объема при разряде аккумулятора

Вместе с тем, выполненный анализ характеристик 78 марок разных типов свинцовых аккумуляторных батарей с жидким электролитом напряжением от 6 до 24 В и емкостью от 45 до 220 А·ч отечественных и зарубежных производителей (рисунок 4) показал, что величина удельного объема электролита в них в зависимости от конструктивных особенностей, в частности величины удельного объема электролита, изменяется в пределах от 7,65 до 17,08 см³/(А∙ч) (рисунок 5), что влияет на динамику протекания процесса разряда в них и фактическую величину ∆С_уд.

В связи с этим фактическое значение величины удельного показателя разряженности  аккумулятора открытого вида любого типа необходимо определять с учетом значения , используя выражение

,                                                                       (3)

где – теоретический удельный минимальный показатель, определяющий разряженность аккумулятора при снижении плотности электролита в нем на 0,01 г/см³, % от С_ном;

К_V − коэффициент, определяющий  соотношение между значениями фактического  и теоретического минимального удельных объемов электролита в аккумуляторах

                                                                                       (4)

Рисунок 4. Характеристики аккумуляторных батарей

Рисунок 5. Характеристика аккумуляторных батарей разных типов по величине удельного объема электролита

1 – максимальные значения V_уд для разных типов аккумуляторных батарей; 2 – минимальные значения V_уд для разных типов аккумуляторных батарей

Выполненные авторами расчеты позволили установить зависимость изменения величины теоретического удельного минимального объема электролита от плотности электролита в аккумуляторе (рисунок 6), а также зависимость изменения величины фактического удельного показателя разряженности  от величины фактического  объема электролита в аккумуляторе (рисунок 7), которые удобно использовать в практической деятельности при оценке технического состояния АКБ.

 Рисунок 6. Номограмма для определения значения теоретического удельного минимального объема электролита аккумуляторной батареи

Для определения степени разряженности конкретной аккумуляторной батареи открытого вида предлагается следующая методика [4].

Используя номограмму (рисунок 6), определяют значение теоретического минимального удельного объема электролита  аккумуляторной батареи, обусловленное значением плотности электролита при полном ее заряде.

Используя значение фактического удельного объема электролита   аккумуляторной батареи, приведенное на рисунке 4 для аккумуляторной батареи конкретного типа и марки, и определенное по номограмме значение, по выражению (4) рассчитывают значение К_V.

После этого, используя номограмму (рисунок 7), определяют фактическое значение удельного показателя разряженности  конкретной марки аккумуляторной батареи и по выражению (1) рассчитывают ее фактическую степень разряженности (∆С_р). 

Рисунок 7. Номограмма для определения фактического значения удельного показателя разряженности аккумуляторной батареи

Пример

Определить степень разряженности ∆С_р аккумуляторной батареи 6ТСТС-140А, плотность электролита в которой в заряженном состоянии составляет ρ_н²⁵ = 1,28 г/см³, а значение измеренной плотности электролита, приведенное к температуре 25^оС, ρ_н²⁵ = 1,23 г/см³.

Последовательность действий:

- по таблице 2 определяем значение  = 14,86 см³/(А·ч);

- по номограмме (рисунок 4) определяем значение = 9 см³/(А·ч);

- рассчитываем значение К_V= / = 14,86/9 = 1,65;

- по номограмме (рисунок 7) определяем значение = 7,15%;

- используя выражение (1) рассчитываем фактическую величину степени разряженности аккумуляторной батареи.

В случае применения известной методики оценки [1, 2] величина степени разряженности аккумуляторной батареи 6ТСТС-140А составила бы всего 25-30%, что свидетельствует о целесообразности использования предложенной методики с целью повышения точности оценки технического состояния АКБ в процессе эксплуатации. 

Методика оценки степени разряженности аккумуляторных батарей конструктивно-технологического исполнения VRLA и VL при эксплуатации 

Оценку степени разряженности аккумуляторных батарей конструктивно-технологического исполнения VRLA и VL [3] при эксплуатации осуществляют по изменению величины напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) – напряжения на полюсных выводах аккумуляторной батареи при отсутствии внешней нагрузки [2].

Для получения достоверных результатов при измерении НРЦ следует соблюдать следующие правила:

- для измерения величины НРЦ использовать высокоомный вольтметр с внутренним сопротивлением не менее 300 Ом/В;

- измерение величины НРЦ выполнять в состоянии покоя аккумуляторной батареи через 5-6 часов после остановки двигателя автомобиля (отключения зарядного устройства) и отключения потребителей электрической энергии системы электрооборудования;

- оценку степени разряженности аккумуляторной батареи выполнять путем сравнения измеренного при конкретной температуре электролита значения НРЦ с соответствующим его значением из рисунка 8. 

Рисунок 8. Характеристика степени разряженности АКБ в зависимости от измеренного значения НРЦ и температуры электролита 

Краткие выводы

В техническом обслуживании нуждаются свинцовые стартерные аккумуляторные батареи всех видов и типов, однако объем и периодичность выполняемых операций, способы оценки степени их разряженности в эксплуатации различаются.

Для повышения точности оценки степени разряженности аккумуляторных батарей открытого вида в процессе эксплуатации следует учитывать их конструктивные особенности, в частности величину удельного объема электролита в аккумуляторах.

Электромобиль представляет собой автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.), а не двигателем внутреннего сгорания.

На путь инновационного  прогресса, то есть внедрения в нашу жизнь электрических автомобилей, встали такие автомобилестроительные компании, как Rimac Automobili, Tesla Motors, Modec, Lightning car, БГ Кар, ZENN Motor Company, ZAP! (Zero Air Pollution), Phoenix Motorcars, REVA. Данные компании выпускают преимущественно электромобили, но имеются и другие компании, которые этим занимаются.

Главный разработчик Tesla inc. Илон Маск в недавнем интервью представил презентацию, в которой показал новейшие разработки в данном направлении. Он показал иллюстрацию прототипа дома, который он видит в будущем: на дорожке около дома стоит электромобиль, между домом и электромобилем находятся батареи, используемые для подзарядки электромобиля, а крыша дома сделана из стеклянных солнечных пластин, которые размещены таким образом, чтобы они получали доступ к большому количеству солнечного света. Это крыша будет поддерживать электричество во всём доме и подзаряжать батареи для электромобиля. В стеклянных солнечных пластинах можно будет регулировать текстуру и свет. Также данная разработка будет влиять на экономическую сферу жизни людей. Маск уверен в том, что цена солнечной крыши будет меньше, чем цена обычной крыши и электричества.

Данный экономический аспект вполне может способствовать распространению электромобилей в мире, в том числе в силу того, что повысится срок эксплуатации крыши. Маск считает, что в течение 40-50 лет почти каждая крыша американских домов будет заменена на солнечную.

Одним из преимуществ электромобилей является отсутствие необходимости в таком ограниченном ресурсе, как нефть, за счет чего экономия ресурсов. Также отсутствуют выхлопные газы, которые отравляют людей и загрязняют окружающую среду. Не менее важно то, что КПД электродвигателя составляет 90-95%, а у ДВС 20-25%, это способствует более легкому управлению электромобиля. Отказавшись от топлива, мы сокращаем собственные расходы. Плюсом является и то, что электромобиль почти бесшумный, ведь, как известно, шум  зачастую негативно влияет на психическое, эмоциональное состояние людей. Немалую роль играет низкая стоимость эксплуатации данного вида транспорта. Ну и, конечно, переход на электромобили способствует уменьшению зависимости индустриальных стран от иностранной нефти.

Недостатком электромобиля является то, что его максимальный пробег от полного заряда до полного разряда аккумулятора меньше, чем пробег типичного автомобиля с полным баком горючего до его опустошения. Также при низкой температуре аккумулятор может частично разрядиться, поэтому придется подзаряжать аккумулятор чаще. Минусом является и то, что полная зарядка аккумулятора занимает долгое время. В некоторых местностях получение сервисного обслуживания электромобилей может быть затруднено из-за отсутствия запчастей и квалифицированного персонала. При внедрении электромобилей появится необходимость в строительстве станций для подзарядки электромобилей, что потребует немалых средств. Также на данный момент времени электромобили имеют большую стоимость, недоступную для большинства населения.

Мы выяснили, что в настоящее время электромобиль обладает как преимуществами, так и недостатками. Многие компании занимаются устранением недостатков посредством усовершенствования технологий. Одной из таких компаний является Tesla inc, которая в последнее время достигла больших успехов в данной сфере. Для того чтобы электромобили распространялись, правительствам стран нужно более серьёзно относиться к проблеме ограниченных ресурсов, которая, в частности является одной из глобальных проблем. Но внедрение во все страны электромобилей затруднено, так как некоторые страны находятся на низкой стадии развития и пока не готовы к такой новации, а также экономика некоторых стран во многом зависит от продажи нефти иностранным государствам, которая приносит огромные доходы. Отсутствие зависимости иностранных государств от ограниченных ресурсов может уничтожить экономики тех стран, которые их продают.