Устройство и назначение аккумуляторной батареи: Устройство аккумуляторной батареи | Интернет-магазин аккумуляторов в Петербурге АКБ Энерго

  • 19.06.1979

Содержание

Стартерная аккумуляторная батарея: характеристики, устройство и назначение

Стартерные АКБ служат в автомобилях в качестве источников энергии. Электричество необходимо для запуска ДВС и питания всех потребителей. В тракторах и автомобилях используют два вида источника энергии. Это аккумуляторная батарея и электрогенератор. Аккумулятор обеспечивает энергией стартер при запуске двигателя и потребители. АКБ компенсирует нехватку энергии, когда генератор еще не вступил в работу. Поэтому АКБ и называется, как стартерная аккумуляторная батарея. Существуют еще и тяговые аккумуляторы, но они необходимы для решения других задач.

Из истории

Первый полноценный АКБ создал в 1859 году французский изобретатель Планте. Устройство состояло из двух свернутых в спираль листов свинца, разделенных сепаратором. Эти листы были погружены в раствор серной кислоты. Батарея отличалась общей активной площадью электродов в 10 м2. После доработок и модернизаций АКБ запустили в массовое производство в 1880 году. Позже Фолькмар создал решетчатые пластины из сплава свинцы с сурьмой, что породило новую аккумуляторную эпоху. Однако впервые электрическая пусковая система на автомобилях стала использоваться только в 1925 году.

Принцип действия

Самый простой свинцовый АКБ – это пластиковый сосуд с электролитом внутри. В сосуде находятся две пластины. Это электроды аккумулятора. Электролит – это раствор высокоочищенной серной кислоты и дистиллированной воды. Активными веществами при прохождении электрохимических процессов выступают двуокись свинца на положительной пластине, а также губчатый свинец на отрицательной. Электролит заряженного аккумулятора имеет повышенную емкость.

Батарея работает на базе принципа двойного преобразования: вначале электричество от сторонних источников преобразуется в химическую энергию, затем химическая энергия преобразуется в электрическую. АКБ — не самостоятельный источник электропитания, а только накапливает и преобразует электричество.

Под воздействием тока серная кислота, которая содержится в составе электролита, распадается. Из нее выделяется водород, который впоследствии соединяется с кислородом, выделяющимся на положительной пластине. В результате соединения водорода и кислорода получается вода. Свинец входит в соединение с тем, что осталось от кислоты, в результате образуется сернокислый свинец.

Вместе с химическими превращениями на положительной пластине при разряде аккумуляторной батареи меняется и химический состав отрицательной. Так, губчатый свинец соединяется с остатком кислоты, и образуется сернокислый свинец.

Конструкция

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, как обратимый источник электрического тока, конструктивно состоит из блока электродов разных потенциалов, помещенного в сосуд-ячейку, заполненную электролитом. В зависимости от необходимого напряжения батарея может содержать несколько блоков, соединенных последовательно. В 12 В батарее таких ячеек-блоков 6. При напряжении в 24 В аккумулятор содержит 12 ячеек.

Электроды

В свинцово-кислотной аккумуляторной батарее электрод имеет решетчатую пластинчатую форму. Ячейки пластины заполнены активными веществами. Активная масса имеет поры, для того чтобы как можно больше активных веществ могло поучаствовать в реакции образования тока. Это особенно важно, если разрядные токи большие.

Решетка включает в себя рамку, вертикальные ребра, горизонтальные жилки, токоотводящее ушко, с помощью которого электроды соединяются с мостиком. Также имеются опорные ножки, которыми электрод опирается на дно блока. В качестве решетки в промышленности применятся и освинцованная металлическая сетка.

Решетка играет роль не только каркаса, который обеспечивает прочность электрода. Она также обеспечивает удержание активной массы и возможность параллельно соединять электроды между собой через ушки. Толщину решеток электродов выбирают исходя из режима работы и характеристик стартерных аккумуляторных батарей. Решетка с отрицательными электродами обычно тоньше, так как электроды меньше подвергаются коррозии и деформациям. Масса отрицательной решетки – 50% массы электрода.

Если АКБ необслуживаемая, то решетка изготовлена из свинцово-кальциево-оловянистых или малосурьяминстых сплавов. Это позволяет снизить интенсивное образование газов. Кальций и кадмий обеспечивает повышение напряжения газовыделения.

Сепараторы

Мы продолжаем рассматривать назначение и устройство стартерной аккумуляторной батареи. Что такое сепаратор? Он служит для разделения электродов в блоке. Это пористая полимерная перегородка, которая призвана предотвратить короткое замыкание электродов разной полярности. Сепаратор также обеспечивает запас электролита в пространстве между электродами. В свинцовом АКБ он может быть изготовлен из мипора, мипласта, порвинила.

Характеристики АКБ

На территории РФ стартерная аккумуляторная батарея обязана соответствовать ГОСТ 959-2002. Батарея должна соответствовать размерам и характеристикам для конкретного автомобиля.

Полярность АКБ определяет, как расположен отрицательный и положительный токовывод. Если рассматривать батарею со стороны, к которой выводы ближе, то выделяют прямую полярность и обратную. Прямая – это, когда положительный вывод находится слева, а отрицательный — справа. Обратная – это, когда положительный находится справа, а отрицательный размещен слева.

Ширина АКБ должна соответствовать ширине места под аккумулятор в конкретном автомобиле. Большинство батарей крепятся за нижние выступы корпуса. Что касается длины и высоты, то эти параметры могут быть больше, если ниша это допускает.

Номинальная емкость – это общее количество электричества, которое может выдать стартерная аккумуляторная батарея в режиме 20-часового разряда током, равным 0,05 емкости до напряжения на токовыводах в 10,5 В. Существует и такой параметр, как резервная емкость – это время разряда заряженной батареи током в 25 А до 10,5 В.

Ток холостой прокрутки – это разрядный ток, который батарея способна отдавать при температуре в -18 градусов в течение 10 с. При этом напряжение составляет не меньше 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем проще будет запустить двигатель зимой.

Срок эксплуатации

В приказе СД при ВС РФ №104 указаны причины неисправностей, при которых АКБ нельзя использовать. Приказ ссылается на нормы сроков службы стартерных аккумуляторных батарей. Там указаны сроки эксплуатации для разных типов автомобилей.

Минимальная наработка для легкового автомобиля при индивидуальном использовании составляет 60 000 км, а норма срока эксплуатации составляет 4 года. Если то же легковое авто применятся для служебного использования, то срок жизни АКБ составляет 2,5 года или 112 тыс. км. Если легковое авто эксплуатируется в режиме такси, то срок службы аккумулятора составляет в данном случае 70 000 км или 21 месяц. Стартерная аккумуляторная батарея на коммерческих малотоннажных авто по нормам должна прожить 2 года.

Но нужно учитывать, что сейчас четких норм не существует. Все аккумуляторы разные и производители у них тоже разные. Кто-то производит качественный продукт, кто-то – некачественный. Среди неисправностей, при которых использовать АКБ в полной мере не получается, можно выделить следующие. Это деформация пластин аккумуляторной батареи автомобиля и их последующее разрушение, короткое замыкание, сильная сульфатация пластин, интенсивный саморазряд, переполюсовка без участия человека.

Как можно обслуживать батарею

Можно выделить обслуживаемые и необслуживаемые батареи. Последние никакого обслуживания за весь свой срок эксплуатации, по словам производителей, не требуют. Максимум, что может делать владелец – это регулярная зарядка АКБ, используя зарядное устройство. Что касается обслуживания стартерных аккумуляторных батарей первого типа, то периодически нужно проверять емкость электролита, заряжать АКБ на зарядном устройстве, доливать дистиллированную воду, если уровень снизился.

Устройства электропитания для промышленного транспорта – тяговые аккумуляторные батареи (АКБ) – Склад и техника

А. Пашков

В настоящее время во всех отраслях промышленности все больше внимания уделяется механизации производственных циклов, наблюдается тенденция к максимальной замене ручного труда техническими средствами. В полной мере это относится и к складским комплексам, где ряд физически тяжелых для человека операций – перемещение, подъем-опускание грузов – выполняет оборудование с электроприводом. Стройная система технологических процессов здесь во многом определяется надежностью работы промышленного транспорта – погрузчиков, штабелеров, тележек, автоматических транспортных средств, робокаров, подъемников и другой техники. Экологические и экономические преимущества электротранспорта перед другими видами моторизованной техники очевидны, что способствует его широкому распространению.

Основным источником энергоснабжения электродвигателей транспортных средств на складах разного назначения являются тяговые аккумуляторные батареи (АКБ). Их широко применяют и в качестве источников питания поломоечных и подметающих машин, шахтных электровозов, общественного транспорта, средств бытового назначения – инвалидных колясок, катеров и проч. Тяговые АКБ легко установить и подключить, они просты и надежны в эксплуатации и при хранении.

Виды аккумуляторов

Несмотря на большое количество довольно эффективных и разных по конструкции источников питания, в качестве тяговых применяют аккумуляторы двух видов – щелочные и кислотные. В щелочных АКБ используют железоникелевые или кадмий-никелевые электроды (иногда с небольшими добавками гидроксида лития), помещенные в раствор гидроксида калия (натрия). В нашей стране щелочные железоникелевые АКБ продолжительное время использовались для питания электротранспорта. Их выпускают и применяют до сих пор, однако в последние десятилетия во всем мире их место повсеместно заняли АКБ с электродами из сплавов на основе свинца и кислотным электролитом, у которых бо’льшая емкость на единицу стоимости и более высокий КПД по емкости и энергии. Кроме того, коррекция уровня электролита в таких конструкциях осуществляется дистиллированной водой, а не раствором щелочи, что более безопасно. Тем не менее, если требуется перевести машины на свинцовые АКБ, возникают определенные сложности: надо либо сразу менять весь парк АКБ, либо использовать два изолированных зарядных помещения. Кроме того, требуется приобрести и новое, пригодное для этого зарядное устройство.

Конструкция свинцовых АКБ

Тяговая свинцово-кислотная АКБ представляет собой жесткую металлическую конструкцию (ящик-контейнер) с антикоррозионным, чаще всего пластиковым покрытием, внутри которой находятся аккумуляторные элементы напряжением 2 В. Число элементов тяговой батареи определяет ее напряжение (4, 6, 12, 24, 40, 48, 72 и 80 В), а тип элементов – емкость (от 110 до 1550 А·ч). Широкое применение нашли классические свинцовые АКБ типа PzS с положительными пластинами из свинцово-сурьмянистого сплава (панцирного типа) и отрицательными пластинами из чистого свинца (намазного типа).

Электролитом в них служит водный раствор серной кислоты. Конструкция этих устройств следующая. Положительная пластина состоит из решетки расположенных рядом тонких свинцовых стержней, помещенных в трубки из специального кислотопроницаемого изоляционного материала (например, из нетканого полиэстера). Между свинцовым стержнем и тканевым панцирем находится активная масса положительных электродов (диоксид свинца). Отрицательная пластина выполнена в виде свинцовой решетки с нанесенной на нее пастой из активной массы. Разные производители АКБ используют разные составы сплавов для электродов и разные составы активной массы, способы изготовления и нанесения последней.

Положительные и отрицательные электроды в АКБ разделены ребристыми пористыми сепараторами из изоляционного материала. Блок электродов помещен в кислотоустойчивый и стойкий к ударам пластмассовый (например, из полипропилена) корпус прямоугольной формы. Сверху к кромкам бака термоконтактным способом приваривается пластмассовая крышка. Сварной шов выполнен герметичным в целях предотвращения вытекания электролита. Крышка АКБ имеет горловину для заливки и контроля состояния электролита, которая закрывается вентиляционной пробкой. Полюсные выводы защищены от внешних коротких замыканий (к.з.) и воздействия кислоты пластмассовыми крышками.

Электроды каждой полярности соединены между собой наплавленными мостиками, от которых отходят токовыводы (борны) с отверстиями для болтового крепления соединительных перемычек. Соединения базовых элементов внутри АКБ выполняются в двух основных вариантах – с помощью гибких или жестких перемычек. Жесткое соединение элементов тяговых батарей осуществляют свинцовыми или освинцованными медными перемычками, которые приваривают к выводам элементов. Ремонт соединений такого типа более сложен. Для соединений второго типа применяют гибкие медные кабели, закрепляемые на выводе элемента болтами. Они отличаются лучшей ремонтопригодностью, а также эффективнее защищают от к.з. В этом случае при необходимости отсоединения элемента от батареи не требуется сварка; работы по монтажу занимают 10…15 мин, а не целый день, как в случае со сварными соединениями. Кроме того, если при использовании жестких сварных соединений «рост» положительных борнов может привести к разрыву корпуса элемента или поломке соединителя, то благодаря гибкости болтовых соединений этого не происходит.

Все тяговые АКБ для электротранспорта можно разделить на обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые. Для зарядки АКБ первых двух типов необходимо специальное зарядное помещение с приточно-вытяжной вентиляцией. Необслуживаемые АКБ появились сравнительно недавно, но они очень перспективны, поскольку процесс зарядки безопасен и не требует отдельной комнаты. К сожалению, отечественные производители такие аккумуляторы пока не выпускают.

На электропогрузчиках АКБ обычно размещены под сиденьем водителя и служат противовесом

Батареи для погрузчиков

Классические батареи типа PzS (DIN 43567) получили наибольшее распространение во всем мире. Они используются очень давно, имеют надежную конструкцию, проверенную временем, а их производительность соответствует самым высоким современным требованиям. АКБ PzS отлично подходят для многосменного режима работы и имеют запас мощности, достаточный для работы в самых тяжелых условиях. Диапазон емкости батарей 120…1550 А·ч, время зарядки 5,5…14 ч. Средний интервал долива воды – 1 раз в неделю (7 циклов).

Малообслуживаемые АКБ, сохранив достоинства классической конструкции, представляют собой продукт принципиально нового поколения. Особая конструкция в сочетании с технологией заряда (подача специальных импульсов тока на заключительной стадии процесса заряда обеспечивает однородное перемешивание электролита) позволяет значительно увеличить интервал обслуживания (до 60 дней, или 70 циклов) без снижения надежности и при сохранении отличных технических характеристик.

При замене классических АКБ на малообслуживаемые необходимо менять и зарядные устройства, однако некоторые компании, в частности концерн Exide Technologies, выпускают устройства, требующие лишь перенастройки платы управления. Диапазон емкости малообслуживаемых АКБ – 120…1550 А·ч, срок службы – 1500 циклов (DIN/EN 60254-1, IEC 254 1), время зарядки – 8…14 ч, средний интервал долива воды – 1 раз в 2 месяца (70 циклов).

В современных тяговых батареях введено много усовершенствований, которые позволили увеличить их емкость и обеспечить более высокие электрические и эксплуатационные характеристики, сократить до минимума время ухода за ними. Так, ряд моделей ведущих производителей может комплектоваться системой перемешивания электролита. Она нужна для оптимального использования активной массы, что достигается за счет равномерного распределения плотности электролита по высоте пластин путем перемешивания.

Одним из крупнейших производителей и поставщиков АКБ является концерн EXIDE Technologies, контролирующий более 50% европейского рынка аккумуляторных батарей.

В России этого производителя представляет компания ЗАО «Акку-Фертриб», работающая на российском рынке более 11 лет и имеющая филиалы в шести городах России и пяти странах СНГ. Среди поставляемой продукции – классические тяговые АКБ (EPzS) c рекордным сроком службы, малообслуживаемые АКБ (EPzSLMX), а также знаменитые полностью необслуживаемые гелевые АКБ dryfit® (EPzV). В гамму оборудования, поставляемого ЗАО «Акку-Фертриб», входят также зарядные устройства, системы долива воды и перемешивания электролита, системы очистки воды, различные запчасти и комплектующие. Специалисты компании помогают профессионально подобрать требуемое оборудование, а сервисная служба всегда готова оказать заказчикам срочную помощь.

Перемешивание осуществляется с помощью встроенной в АКБ системы трубочек, по которым с помощью мембранного насоса подается воздух. Применять систему рекомендуется для увеличения емкости, сокращения времени зарядки и недопущения перегрева АКБ при заряде. Используя ее, можно производить промежуточные зарядки для восстановления емкости и подготовки АКБ к дальнейшей эксплуатации во время перерывов в работе транспорта. В качестве опции многие производители АКБ предлагают централизованную систему долива воды, в том числе автоматизированную, с управляемым магнитным клапаном. Специальные пробки элементов позволяют доливать воду до оптимального уровня и измерять плотность электролита. Для автоматического обмена данными о параметрах АКБ, уровне электролита, температуре и состоянии зарядки между АКБ и зарядным устройством служит специальный контроллер. С его помощью зарядное устройство автоматически подбирает зарядный профиль и устанавливает оптимальный зарядный режим.

Абсолютно герметизированные, так называемые гелевые АКБ являются полностью необслуживаемыми на протяжении всего срока службы, поскольку не требуют долива воды. Электролит в них загущен до консистенции геля, состоящего из высокодисперсной смеси серной кислоты и диоксида кремния. Материал положительной пластины (сплав свинца и кальция с высоким содержанием олова), состав активной массы и сепаратор подобраны в соответствии с особыми требованиями. Благодаря внутренней рекомбинации и специальным зарядным режимам практически исключается потребление воды и запаса электролита хватает на весь срок службы АКБ.

Помимо прочего, такая структура исключает не только вытекание электролита, но и расслоение его во время цикличной эксплуатации; в 6 раз по сравнению с обычными батареями уменьшается саморазряд. Гелевые АКБ имеют чрезвычайно малое газовыделение при зарядке, поэтому не нуждаются в специальном зарядном помещении и применяются в условиях с повышенными требованиями к чистоте окружающей среды. Поскольку электролит находится в желеобразном состоянии, исключены и все возможные неприятности, связанные с выплескиванием электролита. Диапазон емкости гелевых АКБ – 110…1200 А·ч, срок службы – 1200 циклов (DIN/EN 60254 1, IEC 254 1), время зарядки – 12…14 ч.

Аккумуляторы малой ёмкости

АКБ малой емкости предназначены для питания небольших устройств на электротяге, таких как уборочные машины, электроштабелеры малой мощности, подъемные платформы и т. д. Производят их в виде батарейных блоков.

Классические блочные батареи малой емкости (FF и FT) сочетают в себе компактность, мощность и надежность классической технологии. В конструкции используются решетчатые пластины и жидкий электролит. Диапазон их емкости – 48…225 А·ч, срок службы – 1000…1100 циклов (DIN/EN 60254 1, IEC 254 1), время зарядки – 8…14 ч, средний интервал долива воды – 1 раз в неделю (7 циклов). Требуют специального зарядного помещения.

В необслуживаемых батареях (GF) используются решетчатые пластины из специального сплава и электролит в виде геля. Диапазон емкости – 50…240 А·ч, срок службы – 800 циклов (DIN/EN 60254 1, IEC 254 1), время зарядки – 12…14 ч. Не требуется долив воды и специальное зарядное помещение.

Параметры работы и маркировка

Как уже было отмечено, в зависимости от модели погрузчика элементы могут собираться в батареи напряжением 12, 24, 36, 40, 48, 72, 80 и 96 B. Требуемая емкость АКБ определяется, как правило, продолжительностью рабочей смены и нагрузкой во время смены, поэтому номинальной для тяговых АКБ считается емкость 5-часового разряда. Однако ни один производитель в мире не указывает в своей оригинальной документации срок службы больше 1500 циклов, а все заявления о большем ресурсе – не более чем рекламный трюк торгующих фирм.

Для точного подбора АКБ необходимо знать требуемые напряжение и емкость батареи, точную марку и модель погрузчика (или другой техники), а также желательно примерные габаритные размеры и вес батареи. Почти для каждой модели погрузчика используется своя, уникальная АКБ, а разновидностей очень много. Сколько времени проработает от одной зарядки транспортное средство, зависит от потребляемой мощности, которая определяется в основном режимом эксплуатации (при подъеме грузов энергопотребление обычно больше, чем при движении), поэтому время работы t можно рассчитать лишь приблизительно по формуле

T = СUk/W,

где С – емкость батареи при 5-часовом разряде; W – средняя потребляемая мощность; U – напряжение батареи; k – допустимая величина разряда (для классических и малообслуживаемых батарей k = 0,8, для необслуживаемых батарей k = 0,6).

Основой для формирования обозначения тяговой свинцово-панцирной АКБ служат тип и число базовых элементов АКБ, ее напряжение, емкость и вес, дата производства. У разных производителей маркировка может сильно различаться, но приведенная выше информация присутствует всегда.

Правила обращения с АКБ

Необходим регулярный контроль уровня электролита в АКБ – он должен быть на 10…15 мм выше пластин. При необходимости следует доливать в аккумулятор только дистиллированную воду, причем делать это надо в конце зарядки. Электролит можно добавлять только в случае его прямой утечки из АКБ. Концентрированную кислоту заливать в аккумулятор запрещается! Открывать герметизированные гелевые батареи и доливать в них воду нельзя. Для достижения оптимального срока службы АКБ необходимо избегать глубокого разряда (более 80% емкости). Хранить АКБ следует в полностью заряженном состоянии в сухом помещении с положительной температурой. Желательно ежемесячно проводить выравнивающие зарядки.

АКБ необходимо содержать в сухом и чистом виде во избежание возникновения токов утечки. Полюсные выводы аккумулятора всегда должны быть чистыми и сухими. При загрязнении лучше протирать их влажной тряпкой из хлопчатобумажной ткани. Для чистки запрещается применять органические растворители и моющие средства. Обязательно надо следить за тем, чтобы вентиляционные отверстия в пробках не забивались, в противном случае батарея может взорваться при заряде. Желательно покрыть полюсные выводы батареи и клеммы консистентной смазкой (литол, солидол, технический вазелин) во избежание быстрого окисления.

Вес батареи может доходить до 2,5 т, поэтому ее монтаж (демонтаж) в транспортное средство без особых приспособлений сложен. Для замены АКБ на технике небольшой мощности применяют специальные роликовые столы (тележки), на которые батарея выкатывается вручную. Для замены АКБ на погрузчиках можно использовать другой вилочный погрузчик, тельфер или иные подъемные устройства. Следует строго соблюдать требования руководств по эксплуатации АКБ различных типов.

Вместо заключения

Несмотря на то, что свинцово-кислотные АКБ панцирного типа показывают отличные характеристики, работы по альтернативным источникам электропитания не прекращаются. Несколько лет назад в России проводились работы по испытанию в погрузчиках «Балканкар» АКБ нового поколения – на основе конденсаторов с двойным электрическим слоем. Несмотря на неплохие показатели этих устройств – небольшой вес, быстрая зарядка, экологическая чистота производства и др., они так и не получили какого-либо распространения из-за очень высокой стоимости.

Питание электротранспорта может осуществляться и от электросети. Электросетевое питание подается с помощью специального кабеля (для погрузчиков – расположенного сверху) или контакторного устройства, размещенного на вертикальной штанге и похожего на то, что применяют в троллейбусах и трамваях. Так, несколько моделей штабелеров с кабельным питанием выпускает чешская фирма Belet. Встречаются они и у других производителей. Например, в нашей стране кабельные системы питания для погрузчиков выпускает ОАО «УПП «Вектор» (г. Екатеринбург). Основными преимуществами данной системы являются экономия средств до 40% (за счет отсутствия аккумуляторных батарей, зарядных устройств, специальных помещений и персонала) и возможность круглосуточной работы погрузчиков. Погрузчик с такой системой обслуживает погрузочно-разгрузочные площадки и складские помещения размерами до 30х70х6 м и может выезжать из склада на платформу для разгрузки ж.-д. вагонов.

Электровоз ВЛ60 | АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

11.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ

Общие сведения. Аккумуляторная батарея на электровозах служит источником напряжения 50 В для катушек аппаратов, осветительных и сигнальных ламп при неработающих генераторах управления; Кроме того, аккумуляторная батарея необходима для питания малого мотор-компрессора, обеспечивающего подачу сжатого воздуха для подъема токоприемника и наполнения воздушного резервуара главного выключателя (если нет воздуха в главных резервуарах электровоза). На электровозе применяют щелочную аккумуляторную батарею 42НК-125. Буквы и цифры в обозначении типа означают: НК — никель-кадмиевая, 125 — емкость, А-ч, 42 — число элементов в батарее.

Щелочные аккумуляторы обладают большей электрической и механической устойчивостью, чем кислотные.

Щелочные аккумуляторы меньше боятся тряски и толчков и устойчивы к коротким замыканиям. Они также имеют значительно больший срок службы, чем кислотные. К. п. д. щелочных аккумуляторов выше, чем кислотных. Недостатком щелочного аккумулятора является низкое напряжение (1,25 В).

Технические данные:

  • Номинальная емкость, А-ч . . . . 125
  • Номинальное напряжение батареи, В 50
  • Номинальное напряжение элемента, В 1,25

    Заряд (нормальный режим):

  • время, ч………6
  • ток, А……….31

    Разряд:

  • время, ч………8
  • ток, А……….12,5

    Габаритные размеры элемента, мм:

  • высота……….330
  • ширина……….128
  • толщина. ……..70
  • Масса элемента без электролита, кг . 5,4
  • Количество электролита, л . . . .1,2

Конструкция аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея состоит из металлического ящика с открывающейся верхней крышкой; в нем расположено 42 аккумулятора (элемента), из которых 40 соединены последовательно медными никелированными шинами и включены в работу, а два являются резервными.

Ящик батареи имеет три патрубка: для проводов, для отвода щелочи, для отвода газов. Отвод щелочи производится через специальную трубу, соединяющую дно ящика с подку-зовной частью электровоза. Труба для отвода газов соединяет верхнюю часть ящика с крышей электровоза. Ящик батареи внутри покрывают щелочестойкой эмалью.

Элементы установлены в ящике плотно друг к другу и уплотнены деревянными досками или гетинак-совыми листами и фанерой. Дно ящика покрыто досками, имеющими пазы для стекания разлитой щелочи через щелочеотводящий патрубок.

Рис. 11.1. Элемент НК-125 аккумуляторной батареи

Элемент аккумулятора НК-125 (рис. 11.1) состоит из стального бака 7, в котором расположены отрицательный блок 9, состоящий из пяти пластин, и положительный блок 8, состоящий из шести пластин. Каждый блок имеет шпильку, являющуюся выводом.

Активная масса 6 положительных и отрицательных пластин помещена в пакеты 5. Пакеты выполняют в виде плоских стальных никелированных трубок с большим количеством очень малых отверстий, через которые в трубки проникает электролит. Для улучшения контакта между пакетами пластин и активной массой к последней добавляется проводящий материал (например, чешуйчатый графит). Положительные и отрицательные пластины изолированы друг от друга эбонитовыми палочками 4.

Выводные шпильки 2 проходят сквозь крышку бака через изолирующие втулки. Для обеспечения герметичности уплотнение производят кольцом. Блок положительных элементов соединен непосредственно с баком элемента. Изоляцией бака элемента служит резиновый чехол 1. Электролит заливают через отверстие, расположенное между выводами. Заливочное отверстие закрыто пробкой 3.

| КНОПОЧНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ КУ. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТИПА «ТУМБЛЕР» | | Электровоз ВЛ60 | | ВВЕДЕНИЕ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ НОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ |

3.2.1. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Трудовые действия

Проведение текущих осмотров аккумуляторных батарей

Контроль и поддержание плотности и температуры электролита

Контроль и поддержание температуры в помещениях аккумуляторных батарей

Контроль исправного состояния приточно-вытяжной вентиляции в помещениях аккумуляторных батарей

Контроль и поддержание заданных параметров напряжения на контрольных элементах, напряжения на шинах, тока подзаряда основных и вспомогательных элементов

Контроль сопротивления изоляции щита постоянного тока

Отбор проб электролита

Включение-отключение вентиляции в зависимости от режима работы аккумуляторной батареи и температуры помещения

Ведение технической документации

Необходимые умения

Измерять плотность и температуру электролита в элементах аккумуляторных батарей

Измерять температуру в помещениях аккумуляторных батарей

Измерять напряжение на элементах аккумуляторных батарей

Измерять сопротивление изоляции щита постоянного тока

Производить отбор проб электролита

Включать и отключать вентиляцию в помещениях аккумуляторных батарей

Вести техническую документацию

Необходимые знания

Основы электротехники

Назначение, устройство и принцип работы аккумуляторных батарей, дистилляторов и зарядного оборудования

Схемы монтажа и территориальное расположение аккумуляторных батарей

Правила эксплуатации аккумуляторных батарей

Требования охраны труда при эксплуатации электроустановок и аккумуляторных батарей

Территориальное расположение подразделений ТЭС

Устройство и принцип работы используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов

Физико-химические свойства растворов солей, оснований, кислот

Электрические схемы щитов постоянного тока

Правила ведения документации

Другие характеристики

Заряженный выпуск: как работают аккумуляторы телефонов и почему некоторые взрываются | Смартфоны

Срок службы батареи — это взрывоопасная проблема. Буквально, как Samsung обнаруживает к своему ужасу. Смартфон Galaxy Note 7 компании после выпуска получил высокую оценку за лучшее в своем классе время автономной работы, намного опережая своего основного конкурента, iPhone 6S и 7 Plus. Затем он начал взрываться. Samsung выпустила программу отзыва и замены, и количество замен также начало резко увеличиваться, что вынудило компанию полностью приостановить производство.

Это дело знаменует собой последнее препятствие в долгой борьбе за улучшение батарей, питающих нашу электронику. В то время как скорость обработки данных удваивается примерно каждые 18 месяцев, для увеличения емкости батареи требуется почти десятилетие. Этот пробел начинает вызывать проблемы, но, как показала компания Samsung, его нелегко исправить.

Смартфон часто работает меньше суток, ноутбук иногда всего несколько часов, а электромобиль с трудом проезжает 350 миль. Так почему же время автономной работы до сих пор является такой проблемой — и когда мы собираемся это исправить?

Что такое батарея?

Внутри этого пластикового и металлического корпуса находится небольшая коробочка с химическими веществами, готовыми к реакции и созданию электричества. Фотография: BitchBuzz/Flickr

Батарейки — это небольшие контейнеры с химической энергией. Когда смартфон подключен к сети, электричество используется для сброса химической реакции внутри батареи, перенося электроны с отрицательного анода на катод — положительный конец батареи.

После зарядки батарея может вырабатывать электричество, направляя электроны через цепь, в данном случае через смартфон, к аноду, и будет продолжать это делать до тех пор, пока все электроны, содержащиеся в батарее, не перейдут на анод или встроенную -in выключатель отключает аккумулятор.

Из чего сделан аккумулятор?

Внутри типичной батареи есть анод, катод и электролит — то, через что проходят положительные ионы.

Литий-ионные аккумуляторы, используемые в большинстве смартфонов и электронных устройств, имеют катод из оксида металла, изготовленный из смеси кобальта, никеля, марганца или железа, пористый графитовый анод, удерживающий внутри себя ионы лития, и электролит на основе соли лития.

Положительно заряженные ионы лития проходят через электролит от анода к катоду, направляя электроны через смартфон по мере необходимости обратно к аноду.

Почему этого недостаточно?

Символ низкого заряда батареи на Nokia Lumia 800 в кармане джинсов. Фотография: Мартин Абегглен/Flickr

Принцип работы батареи может быть простым, но химия и технология, обеспечивающие ее работу, не являются таковыми. Основным ограничивающим фактором для батарей является их плотность энергии.

Аккумулятор может генерировать столько электричества, сколько его химические компоненты могут хранить энергию. Все, что не является активным материалом внутри батареи, фактически является мертвым грузом, включая корпус, микросхемы контроллера, провода для отвода тока — все они добавляют вес, но не мощность.

Типичная литий-ионная батарея в смартфоне имеет плотность энергии около 150 ватт-часов на килограмм (Втч/кг). Хотя плотность энергии литий-ионных аккумуляторов улучшилась с момента их появления в начале 1990-х годов, это сдерживается их конструкцией и химическим составом.

Единственный способ немедленно увеличить время автономной работы смартфона с помощью современных технологий — это повысить энергоэффективность электронных компонентов смартфона и увеличить размер аккумулятора, но все тоньше и тоньше смартфоны требуют все тоньше и тоньше аккумуляторов.

Почему срок службы батареи уменьшается?

Полностью заряжен или нет? Со временем аккумулятор не может хранить столько энергии, сколько был новым. Фотография: Bastian Greshake/Flickr

Срок службы батареи не остается постоянным на протяжении всего срока службы смартфона — он медленно уменьшается с течением времени по мере разрядки и перезарядки батареи.

Это связано с тем, что химическая реакция, в результате которой вырабатывается электричество, заставляет тонкие слои лития откладываться на электродах, что снижает количество доступного для выработки электричества и увеличивает внутреннее сопротивление батареи.

Чем выше сопротивление, тем тяжелее батарея должна работать, чтобы поддерживать полезное напряжение, и поэтому количество энергии, которое она может производить за один заряд, уменьшается. Возможно, вы помните этот фрагмент из школы:

Напряжение = Ток x Сопротивление (V=IR)

Почему некоторые батареи взрываются?

Аккумулятор вырывается из корпуса аккумулятора 17-дюймового MacBook Pro из-за вздутия. Фотография: J Aaron Farr/Flickr

Батареи с гораздо более высокой плотностью энергии, чем элементы на основе лития, уже доступны, но они недостаточно безопасны для использования в портативной электронике.

«Чем больше энергии вы вложите в коробку, тем опаснее она будет», — говорит доктор Билли Ву, преподаватель Школы проектирования Дайсона Имперского колледжа Лондона. «Безопасность является абсолютно ключевым фактором, а управление температурным режимом имеет решающее значение. Если батарея нагревается выше 80°C, вы сталкиваетесь с так называемым тепловым разгоном, когда компоненты начинают разлагаться, и тогда она может взорваться».

Конкретная причина проблем Samsung со взрывающимися батареями неизвестна, компания просто ссылается на «проблему с аккумулятором».

Что будет дальше?

На данный момент мы застряли с перезаряжаемой литий-ионной батареей. Фотография: Razor512/Flickr

В ближайшее время прогресс в области аккумуляторов будет достигнут за счет приближения существующих литий-ионных технологий к их теоретическим пределам, что повысит удельную мощность аккумуляторов.

Типичная литий-ионная батарея, в которой используется оксид лития-марганца, имеет теоретическую плотность мощности 280 Втч/кг, но конечный продукт имеет только 150 Втч/кг, поэтому, безусловно, есть возможности для улучшения.

«Речь идет об оптимизации структуры батареи, — говорит Ву. «Если представить, что внутри вашей батареи есть пористая структура, заполненная активным материалом».

«Для более высокой выходной мощности вам нужна более пористая структура, чтобы увеличить площадь поверхности и пропускать больше ионов лития в любой момент времени, но поскольку в ней больше отверстий, она удерживает меньше активного материала, что, в свою очередь, снижает емкость. ”

Новые передовые химические составы аккумуляторов, такие как литий-сера и литий-кремний, также находятся в стадии разработки, и компании Великобритании в настоящее время разрабатывают эту технологию.

Каково будущее технологии аккумуляторов?

Комбинированное фото показывает, как Samsung Note 7 взрывается, когда к его полностью заряженному аккумулятору оказывается давление во время испытаний в аккумуляторной лаборатории Applied Energy Hub в Сингапуре, 6 октября. Фотография: Edgar Su/Reuters

Твердотельные батареи — это одно из возможных будущих, когда жидкий электролит в батарее заменен твердым веществом, что обеспечит значительное повышение безопасности.

«Основное преимущество твердотельных аккумуляторов заключается в том, что вы можете вернуться к использованию лития в качестве материала анода, который имеет действительно хорошую мощность и плотность энергии, но небезопасен с жидкими электролитами», — объясняет Ву.

Твердотельные батареи устранят необходимость в пористом угольном аноде и, следовательно, снимут с батареи большую часть веса, который не способствует выработке энергии.

Воздушно-металлические батареи, использующие цинк, литий или алюминий, также находятся на горизонте, но, по словам Ву, до коммерческого применения осталось 20 лет.

Что я могу сделать, чтобы моя батарея работала дольше?

Знакомое зрелище для всех, у кого есть смартфон, планшет или компьютер. Фотография: Samuel Gibbs/The Guardian

Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы продлить срок службы вашей батареи.Природа химической реакции внутри батареи означает, что она должна работать интенсивнее на последних 20% разряда и выше 80% заряда.

Поддержание литий-ионного аккумулятора примерно на уровне от 80% до 20% заряда поможет ему дольше сохранять большую часть своей емкости. В настоящее время разрабатываются интеллектуальные системы управления питанием, которые делают именно это при подключении к стене на ночь.

Батареи нельзя оставлять включенными постоянно, что особенно важно для ноутбуков.Они содержатся в лучшем рабочем состоянии, если их время от времени разряжать и перезаряжать. Раз в месяц надо делать.

Батареи как источники электроэнергии

Батареи как источники электроэнергии

Содержимое

Батареи как источники электроэнергии

Это раздел посвящен батареям — маленьким источникам питания в портативных электрических устройствах.

  • Ежегодно производится более 15 миллиардов аккумуляторов для бытового использования. продается по всему миру.
  • Многие щелочные или угольно-цинковые батареи выбрасываются после одноразового использования, при значительных затратах как с экономической, так и с окружающая обстановка.
  • Постоянное совершенствование как перезаряжаемых батарей, так и зарядных устройств, означает что одноразовые батареи могут быть в значительной степени заменены экологически чистыми дружественный, перезаряжаемый никель-металлогидридный (NiMH) или литий-ионный (Li-ion) батареи, которые работают намного дольше в устройствах с высоким энергопотреблением — каждый раз, когда они заряжен — и может быть использован много сотен раз…сэкономить много Деньги.

Типы батарей

Существует ряд различных типов бытовых батарей, используемых для различных целей.

Три основных типа:

  • Мокрые элементы: свинцово-кислотные аккумуляторы для транспортных средств; также используется в промышленности.
  • Неперезаряжаемые сухие батареи: это наиболее распространенные типы бытовых батарей. батарея.
  • Перезаряжаемый сухой элемент батареи, используемые в электроинструментах, беспроводных приборах, мобильных телефонах и т. д.

Одноразовые бытовые батареи общего назначения включают:

  • Цинковый углерод, используемый в приборах с низким уровнем дренажа, таких как фонари, часы, бритвы и радио.
  • Хлорид цинка, используемый в аналогичных целях.
  • Щелочной марганец, используемый в персональных стереосистемах, магнитолах. Меньше склонны к утечке, чем два вышеупомянутых типа, и более долговечны.
  • Первичные кнопочные ячейки:
  • Оксид ртути, используемый в батареях для слуховых аппаратов, кардиостимуляторов, фотографических оборудование.
  • Воздух цинка — альтернатива кнопочным элементам с оксидом ртути — используется для слуха вспомогательные средства и радиопейджеры.
  • Оксид серебра для электронных часов и калькуляторов.
  • Литий, используемый в часах и фототехнике.

Сухие аккумуляторные батареи для бытового использования включают: 

  • Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы — одна из самых ранних технологий, но один из самых быстрорастущих секторов на рынке аккумуляторов.
  • Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы
  • — менее вредные для окружающей среды альтернатива NiCd и, как правило, имеют более длительный срок службы.
  • Ионно-литиевые (Li-Ion) батареи — большая емкость хранения энергии, чем NiCd и NiMH аккумуляторы.

Используется для беспроводных электроинструментов, персональных стереосистем, портативных телефонов, ноутбуков компьютеры, бритвы, моторизованные игрушки и т. д. со сроком службы 4-5 лет. Использование перезаряжаемых батарей сокращает количество аккумуляторы, требующие утилизации, но 80% из них содержат никель-кадмий, известный канцероген для человека, поэтому их необходимо безопасно утилизировать.

Экологические проблемы

Среднее домашнее хозяйство использует 21 батарею в год. Великобритания производит 20-30 000 тонн отходов аккумуляторов общего назначения ежегодно, но менее перерабатывается более 1000 тонн.

В 2001 году мы купили 680 миллионов аккумуляторов в Великобритании. Большинство из них (89%) были батареи общего назначения. Это составило почти 19 000 тонн. отработанные батареи общего назначения, требующие утилизации в Великобритании.

В настоящее время только очень небольшой процент бытовых одноразовых батареек перерабатываются (менее 2%), и большая часть отработанных батарей выбрасывается на свалку. места. Ставка на утилизацию бытовых аккумуляторов оценивается в быть 5%.

Хотя точный химический состав варьируется от типа к типу (см. ниже), большинство батареи содержат тяжелые металлы, которые являются основной причиной загрязнения окружающей среды. беспокойство. При неправильной утилизации эти тяжелые металлы могут попасть в заземление при коррозии корпуса батареи.Это может способствовать загрязнению почвы и загрязнение воды и угроза дикой природе. Кадмий, например, может быть токсичным для водные беспозвоночные и могут биоаккумулироваться в рыбе, что наносит ущерб экосистемам и делает их непригодными для употребления в пищу человеком. Некоторые батареи, такие как батарейки-таблетки аккумуляторы также содержат ртуть, которая обладает аналогичными опасными свойствами. Ртуть больше не используется в производстве неперезаряжаемых батарейки, за исключением таблеточных батарей, в которых она является функциональным компонентом.То Крупные европейские поставщики аккумуляторов предлагают одноразовые аккумуляторы, не содержащие ртути. аккумуляторы с 1994 года.

Переработка батарей

Все больше домохозяев признают остаточную стоимость потраченных батареи и отделить их от обычных бытовых отходов для переработки. Ряд местных властей теперь собирают отработанные бытовые батареи на обочине. коллекции. Аккумуляторы также могут быть переработаны после того, как они достигли конца срока их полезного использования.

Батареи содержат ряд металлов, которые можно повторно использовать в качестве вторичного сырья. материал. Существуют хорошо зарекомендовавшие себя методы переработки большинства аккумуляторов. содержащие свинец, никель-кадмий, гидрид никеля и ртуть. Для некоторых, таких как более новые никель-гидридные и литиевые системы, переработка все еще находится в начале этапы.

Построен первый в Великобритании завод по переработке бытовых аккумуляторов. недавно открылся в Вест Бромвиче. Предполагается, что он сможет перерабатывать до 1800 тонн в год; Ожидается, что открытие этого завода будет стимулировать значительное увеличение внутренних показателей утилизации аккумуляторов в Великобритании.

Чем мы можем помочь?

  • По возможности используйте сеть, а не батареи.
  • Отключайте приборы с батарейным питанием, когда они не используются
  • Используйте перезаряжаемые батареи и аккумулятор зарядное устройство. Это экономит энергию, потому что энергия, необходимая для производства батареи, в среднем в 50 раз больше энергии, которую он выдает.
  • Однако перезаряжаемый батарейки не подходят для дымовых извещателей, так как они быстро разряжаются, предотвращение предупреждения о тревоге при низком заряде батареи.
  • Выбор бытовой техники которые могут использовать энергию, полученную от солнца через солнечные панели или от обмотки механизм, напр. радиоприемники, заводные зарядные устройства для мобильных телефонов

Справка о стоимости энергии от батарей

Если мы посмотрим на выбор, который у нас есть для домашнего хозяйства батареи, и попытаться сравнить их стоимость, мы должны смотреть на стоимость за киловатт-час. расход электроэнергии переменного тока рассчитывается в тех же единицах, а стоимость 1 кВтч — в количество энергии, необходимое для работы типичного электрического камина с одним стержнем в течение одного часа) — в настоящее время составляет около 10 пенсов.Одноразовые батарейки — гораздо более дорогой способ использования энергии. В зависимости от типа, емкости и стоимости батареи одноразовые имеют цену от 300 до более 10 000 за киловатт-час. Напротив, стоимость для при использовании перезаряжаемых аккумуляторов порядка 1 на киловатт-час!

Ар перезаряжаемые батареи рентабельны?

На основании приведенного выше аргумента, с точки зрения чистой стоимости энергии, да . Но это зависит от приложения.Для портативный CD-плеер, ДА! Определенно стоит! Для калькулятора, где срок службы батареи может быть значительным, это меньше очевидный. Чтобы решить, нужно определить, сколько комплекта перезаряжаемых батарей (плюс необходимое зарядное устройство) будет стоимость по сравнению со стоимостью одноразовых батареек. Разделите результаты, и вы иметь число, показывающее, сколько комплектов сухих батарей вы можете приобрести за такой же расход!

В некоторых случаях производители оборудования не рекомендуют использовать перезаряжаемые батареи. Хотя существует несколько обстоятельств, при которых использование перезаряжаемых аккумуляторов может повлиять на нормальной работы, важно знать, что перезаряжаемые аккумуляторы могут разрядиться совершенно внезапно — то есть напряжение на их клеммах может упасть до точки, при которой оборудование перестает работать без предупреждения; и разрядят вполне заметно даже при отсутствии тока. Одноразовые батарейки можно полученный со сроком годности год и более; при установке они постепенно снижение производительности, с длительным периодом, в то время как напряжение на клеммах постепенно падает.Они идут плоско, как бегун на длинные дистанции устают, а аккумуляторы разряжаются, как машина на ходу закончилось топливо. Аккумуляторы никогда не должны использоваться в аварийном оборудовании — например дымовая сигнализация, аварийное освещение и т. д., так как быстрое падение терминала напряжение может остаться незамеченным, и устройство может не работать, когда это необходимо.

Как работают перезаряжаемые батареи

Аккумулятор состоит из одного или нескольких отдельных элементов .Однако термин Аккумулятор широко используется как для аккумуляторов, так и для одиночных элементов. Все батареи преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую энергию. Это достигается заставляя электроны течь всякий раз, когда между электродами ячейки есть внешний проводящий путь. Электроны текут в результате электрохимической реакции между двумя электродами ячейки, разделенными электролитом. Ячейка становится разряжается, когда активные материалы внутри клетки истощаются и химические реакции замедляются.Напряжение, создаваемое ячейкой, зависит от материала электродов, площади их поверхности и материала между электродами (электролита). Поток тока прекращается, когда соединение между электродами удаляется. Аккумуляторы работают по тому же принципу, за исключением того, что химическая реакция происходит разряд может быть реверсивным если ячейка заряжена . Этот заключается в том, чтобы заставить ток течь через батарею в обратном направлении, подачей внешнего напряжения между клеммами.При подключении к соответствующему зарядному устройству клетки преобразуют электрическую энергию обратно в потенциальную химическую энергию. Процесс повторяется каждый раз, когда аккумулятор разряжается и перезаряжается.

В разных элементах используются разные материалы электродов и они имеют разное выходное напряжение (1,2, 1,5, 2 и 3,6 вольта для обсуждаемых здесь типов). Более высокие напряжения возможны при последовательном соединении элементов.

Вместимость ячеек определяется материалами, из которых они изготовлены. конструкции и выражается в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч).Примерное время работы аккумулятора от одного заряда можно найти, разделив емкость аккумулятора на (часто печатается на самой батарее) по среднему потреблению тока устройством.

Таким образом, батарея емкостью 600 мАч может питать приемник, который потребляет 60 мА в течение 10 часов.

Батареи можно представить как состоящие из одной или нескольких идеальных ячеек с резистором в ряд — внутреннее сопротивление. Вы не найдете настоящего резистора, если откроете батарейный блок, но эффект тот же.Некоторые типы батарей имеют более высокие значения внутреннего сопротивления, чем другие. Высокое внутреннее сопротивление не имеет значения при питании элементов, которые потребляют довольно низкий ток (например, часы или небольшой приемник). Однако, если вы используете что-то вроде мощного фонарика или аудиоусилителя, по закону Ома батарея с высоким внутренним сопротивлением не может обеспечить требуемый ток.

Никель-кадмий (NiCad)

Никель-кадмиевые элементы являются наиболее часто используемыми перезаряжаемыми батареями в потребительских устройствах. Они используют никель и кадмий в качестве электродов и водный раствор гидроксида калия в качестве электродов. электролит. Они бывают того же размера, что и неперезаряжаемые элементы, и часто могут напрямую заменить неперезаряжаемые щелочные или аккумуляторные батареи. цинк-углеродные элементы. NiCad имеют несколько более низкое выходное напряжение, чем неперезаряжаемые элементы (1,2 против 1,5 вольт). В большинстве случаев это различие не имеет значения. Аккумуляторы NiCad имеют напряжения 2,4, 3,6, 4,8, 6, 7,2, 9, 10,8 вольт и т. д. Это соответствует 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 элементам соответственно.NiCad лучше всего работают при температуре от 16 до 26 градусов Цельсия. Их емкость снижается при более высоких температурах. Ниже 0 градусов образуется газообразный водород, и при использовании элементов существует риск взрыва. NiCad аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление. Это делает их подходящими для оборудования, потребляющего большие токи (например, переносного передающего устройства). Однако, низкое внутреннее сопротивление означает, что при коротком замыкании элементов будут протекать чрезвычайно высокие токи (до 30 ампер для элемента размера C!). Следует избегать короткого замыкания, так как это может привести к перегреву и повреждению элемента.

Нормальная скорость зарядки составляет 10 процентов от емкости аккумулятора в течение 14 часов. Например, если аккумулятор имеет емкость 600 мАч, правильный зарядный ток составляет 60 мА. Поскольку процесс зарядки не является эффективным на 100%, зарядное устройство необходимо оставить включенным примерно на 14 часов вместо 10 часов. Возможны более высокие зарядные токи, но время зарядки должно быть пропорционально уменьшено.NiCad аккумуляторы можно оставлять на непрерывном зарядном устройстве на неопределенный срок, если зарядный ток уменьшится до 2% от номинала аккумулятора в ампер-часах. Избегайте накопления тепла во время зарядки для увеличения срока службы батареи. NiCad аккумуляторы требуют зарядного устройства постоянного тока; т.е. тот, в котором ток, подаваемый на батарею, является фиксированным в течение всего периода зарядки. Такое зарядное устройство может быть таким простым, как нерегулируемый источник питания постоянного тока с последовательным резистором для ограничения зарядного тока в элементах. Если известно напряжение зарядного устройства и требуемый ток зарядки аккумулятора, можно использовать закон Ома для расчета правильного значения последовательного резистора.Поскольку никель-кадмиевые аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление, правильная зарядка может происходить при последовательном подключении нескольких элементов. Для наилучшего срока службы NiCad не следует разряжать менее чем до 1,0 вольта на элемент. При зарядке NiCads должно показывать 1,45 вольта на элемент. Если напряжение элемента выше во время зарядки (например, 1,6 или 1,7 вольта), элемент неисправен и должен быть утилизирован.

Часто обсуждается так называемый «эффект памяти», которым обладают никель-кадмиевые элементы. Это относится к заявленной склонности элементов не обеспечивать свое номинальное напряжение при помещении в зарядное устройство до полной разрядки.Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что истинный «эффект памяти» встречается редко, и эти наблюдения на самом деле из-за непрерывной перезарядки, которая может привести к разрядке электролита. кристаллизуются внутри клетки. К счастью, этот эффект можно преодолеть, подвергнув аккумулятор одному или нескольким циклам глубокой зарядки/разрядки. Другой часто встречающийся термин — обращение ячеек . Это может произойти, когда батарея элементов разряжена ниже безопасного значения 1,0 вольт на элемент. Во время этого разряда различия между отдельными ячейками могут привести к тому, что одна ячейка истощится раньше остальных.Когда это произойдет, ток, генерируемый оставшимися активными ячейками, будет «заряжать» самую слабую ячейку, но с обратной полярностью. Это может привести к выделению газа и необратимому повреждению аккумуляторной батареи.

В NiCad иногда возникает внутреннее короткое замыкание из-за накопления кристаллов внутри ячейке, и это обычно означает конец ее полезного срока службы. Срок службы от 200 до 800 зарядок и разряды характерны для NiCad аккумуляторов.

Гидрид никеля (NiMH)

Подобно NiCad, никель-металлогидридные элементы обеспечивают 1.25 вольт на ячейку. Кадмий NiCad заменен на гидриды металлов, которые представляют меньшую угрозу для окружающей среды. Батарея производители утверждают, что NiMH элементы не страдают от «эффекта памяти» и могут перезаряжаться до 1000 раз. Ячейки NiMH не так подходят, как NiCad, для экстремальных токовых нагрузок, но предлагают большую емкость при том же размере ячейки. Типичный AA NiCad, (часто используется в велофонариках и магнитофонах или проигрывателях компакт-дисков) может иметь емкость 750 мАч, но NiMH может обеспечить 1100 мАч — на 45 процентов больше.Это делает элементы NiMH хорошим выбором для приложений, где желателен длительный срок службы, но текущие требования не высоки. Зарядное устройство, необходимое для NiMH-аккумуляторов, аналогично тому, которое требуется для NiCad-аккумуляторов; Это должен обеспечивать постоянный ток, но, как правило, время зарядки необходимо увеличить в связи с большей емкостью ячейки.

Главный враг аккумуляторных батарей — тепло. Если элементы нагреваются во время зарядки, зарядный ток должны быть уменьшены, чтобы предотвратить повреждение.

Литий-ионный (Li-Ion)

Ионно-литиевые элементы являются самыми последними из обсуждаемых здесь типов аккумуляторов, появившихся на рынке.Они предлагают более высокое напряжение ячейки (3,6 вольта) и большую емкость для данного объема. Это делает их особенно подходящими для портативного оборудования, где важно длительное время работы, такого как мобильные телефоны. Например, типичный литий-ионный аккумулятор имеет размеры 55x45x20 мм, но обеспечивает 7,2 вольта и емкость 1100 мАч. Литий-ионные аккумуляторы все еще довольно дороги, но постепенно использование в домашних условиях за счет их включения в фотоаппараты, видеокамеры, карманные компьютеры компьютеры и мобильные телефоны.Требуется специальное зарядное устройство; один предназначен для Нельзя использовать NiCad или NiMH.

Некоторые ссылки

Добро пожаловать в Бэттери Университет

Аккумуляторы как компоненты — из: Учебный энциклопедия

http://www.energizer.com/learning/howbatterieswork.asp

Руководство по применению резервного аккумулятора

http://www.wasteonline.org.uk/resources/InformationSheets/Batteries.htm

http://www.cycom.co.uk/howto/electricity_consumption_measurement.html

Тематическое исследование некоторых вопросов устойчивого развития/экологии, связанных с выбором одноразовых или перезаряжаемых батарей для питания Walkman можно найти здесь (PDF). Она организована как проблема с предлагаемым решением, и вы Возможно, вы захотите обсудить это с вашим руководителем.

Зарядка аккумулятора


Дэвид Холберн Октябрь 2005 г.

 

Срок службы батареи — обзор

1.2 Обзор моделирования срока службы батареи

Моделирование срока службы батареи является сложным, поскольку срок службы зависит от многих факторов, включая температуру и состояние заряда (SOC) во время хранения, глубину каждого цикла разрядки, частоту циклов и скорость езды на велосипеде. Для автомобильных применений считается, что батарея подходит к концу своего срока службы, когда она ухудшилась до 80% своей первоначальной мощности или энергоемкости [9]. Рабочий цикл PHEV может быть самым сложным из всех возможных для аккумуляторов.При использовании HEV ESS поддерживается на уровне SOC от среднего до высокого, а цикличность довольно незначительна. В приложениях для электромобилей (EV) ESS глубоко зацикливается; однако этот цикл может происходить только каждые несколько дней, а не ежедневно, как в PHEV. Если PHEV заряжается более одного раза в день, рабочий цикл может быть еще более тяжелым. Моделирование срока службы батареи в сочетании с моделированием систем автомобиля дает возможность количественно оценить эти различия.

Чаще всего срок службы батареи прогнозируется путем экстраполяции данных о деградации за цикл, измеренных во время ускоренных циклических испытаний [10].Календарный срок службы батареи, или годы жизни, прогнозируется путем экстраполяции подходящей модели на деградацию, измеренную в зависимости от времени хранения при нормальных и повышенных температурах [11]. Однако реальный срок службы батареи зависит как от хранения, так и от цикличности, и при изучении реальных сценариев важно, чтобы модель старения батареи сочетала в себе эффекты цикличности и хранения.

Холл и др. [12] недавно продемонстрировали важность сбора данных о циклировании в реальном времени, а также данных об ускоренном циклировании для литий-ионной батареи с никель-кобальт-алюминиевым (NCA) катодом.Они обнаружили, что ускоренные результаты циклов (4 цикла в день), как правило, завышают реальный срок службы батареи NCA по сравнению с 5-летними данными циклов в реальном времени (1 цикл в день) для спутникового приложения на геостационарной орбите. Различия между ускоренным циклированием и циклическим ухудшением в реальном времени не могут быть полностью объяснены поправкой на календарные эффекты.

Новое носимое устройство превращает тело в аккумулятор — ScienceDaily

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает человеческое тело в биологическую батарею.

Устройство, описанное сегодня в журнале Science Advances, , достаточно эластично, чтобы его можно было носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, касающийся кожи. Он также использует природное тепло человека, используя термоэлектрические генераторы для преобразования внутренней температуры тела в электричество.

«В будущем мы хотим иметь возможность питать вашу носимую электронику без батареи», — сказал Цзяньлян Сяо, старший автор новой статьи и доцент Пола М.Рэди Факультет машиностроения в CU Boulder.

Эта концепция может звучать как что-то из серии фильмов «Матрица», в которой раса роботов поработила людей, чтобы собрать их драгоценную органическую энергию. Сяо и его коллеги не настолько амбициозны: их устройства могут генерировать около 1 вольта энергии на каждый квадратный сантиметр поверхности кожи — меньшее напряжение на единицу площади, чем у большинства существующих батарей, но все же достаточное для питания электроники, такой как часы или фитнес-трекеры.

Ученые ранее экспериментировали с подобными термоэлектрическими носимыми устройствами, но устройство Xiao эластично, может самовосстанавливаться при повреждении и полностью пригодно для вторичной переработки, что делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.

«Всякий раз, когда вы используете батарею, вы разряжаете ее, и в конечном итоге вам нужно будет заменить ее», — сказал Сяо. «Преимущество нашего термоэлектрического устройства в том, что его можно носить, и оно обеспечивает постоянную мощность».

Высокотехнологичные украшения

Проект — не первая попытка Сяо объединить человека с роботом.Ранее он и его коллеги экспериментировали с созданием «электронной кожи», носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако этот эпидермис андроида должен быть подключен к внешнему источнику питания, чтобы работать.

До сих пор. Последняя инновация группы начинается с основы, сделанной из эластичного материала под названием полиимин. Затем ученые втыкают в это основание серию тонких термоэлектрических чипов, соединяя их все проводами из жидкого металла. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, может быть, технологичным кольцом с бриллиантом.

«Наша конструкция делает всю систему растяжимой, не подвергая сильному напряжению термоэлектрический материал, который может быть очень хрупким», — сказал Сяо.

Просто представьте, что вы вышли на пробежку. Когда вы тренируетесь, ваше тело нагревается, и это тепло излучается в прохладный воздух вокруг вас. Устройство Сяо улавливает этот поток энергии, а не позволяет ему пропадать зря.

«Термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом, и они могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду», — сказал он.

Блоки Лего

Он добавил, что вы можете легко увеличить эту мощность, добавив больше блоков генераторов. В этом смысле он сравнивает свой дизайн с популярной детской игрушкой.

«Что я могу сделать, так это объединить эти меньшие единицы, чтобы получить большую единицу», — сказал он. «Это похоже на сборку небольших деталей Lego для создания большой конструкции. Это дает вам множество возможностей для настройки».

Сяо и его коллеги подсчитали, например, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет для выработки около 5 вольт электричества — это больше, чем могут собрать многие батарейки для часов.

Как и электронная кожа Сяо, новые устройства столь же устойчивы, как и биологические ткани. Например, если ваше устройство порвется, вы можете соединить сломанные концы вместе, и они снова закроются всего за несколько минут. А когда вы закончите с устройством, вы можете погрузить его в специальный раствор, который отделит электронные компоненты и растворит полииминовую основу — каждый из этих ингредиентов можно будет использовать повторно.

«Мы стараемся сделать наши устройства как можно более дешевыми и надежными, а также свести к минимуму воздействие на окружающую среду», — сказал Сяо.

Несмотря на то, что в дизайне еще есть недочеты, он считает, что устройства его группы могут появиться на рынке через 5-10 лет. Только не говорите роботам. Мы не хотим, чтобы у них появились какие-либо идеи.

Соавторами новой статьи являются исследователи из Китайского Харбинского технологического института, Юго-восточного университета, Чжэцзянского университета, Университета Тунцзи и Хуачжунского университета науки и технологий.

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=hexScHvEFwQ&feature=emb_logo

Переработка и утилизация бытовых батарей

Все, что издает звуки, светится или включается без подключения к сети, содержит батарею.Батареи необходимы для современного образа жизни «отключенного от сети», но они также содержат токсичные металлы, такие как свинец, кадмий и литий, которые выбрасываются в окружающую среду при неправильной утилизации или переработке.

Все типы аккумуляторов, особенно литиевые или литий-ионные, также удерживают небольшой заряд, называемый «остаточным» зарядом, после того как их заряда становится недостаточно для питания камеры, игрушки или другого изделия. Остаточный заряд или энергия могут выделяться в виде тепла или огня, если батареи повреждены или проколоты.Аккумуляторы всегда следует хранить так, чтобы клеммы (или контакты + и –) не соприкасались друг с другом или с каким-либо металлом. Храните их в оригинальной упаковке, предназначенной для разделения клемм.

Первое, что нужно знать, это то, что батареи, помещенные в мусорные баки у тротуара, не будут переработаны. Их не может выделить оборудование, предназначенное для дробления и сортировки больших объемов бумаги, стекла и пластика. Они маленькие и могут быть повреждены оборудованием, предназначенным для переработки более крупных отходов.

Аккумуляторы, поврежденные грузовиком-уплотнителем или оборудованием предприятия по переработке, могут привести к возгоранию всего вторсырья! Пожары, вызванные литиевыми и другими батареями, привели к повреждению или полному разрушению нескольких предприятий по переработке отходов в Миннесоте.

Ваши батареи будут безопасно переработаны, если вы отнесете их в пункт утилизации опасных бытовых отходов (HHW) или в магазин, который собирает батареи для переработки. Выполните следующие действия:

Шаг 1: Соберите и отсортируйте батареи по типу

  • Используйте перчатки: Если на клеммах аккумуляторов есть белый или ржавый порошок, работайте с ними в латексных или нитриловых перчатках, так как этот порошок может обжечь кожу.
  • Отсортируйте все батарейки со словами «Щелочные или Щелочные», «Общего использования» или «Угольно-цинковые» на этикетке. Поместите их в контейнер или пакет. Эти батареи можно выбрасывать в мусор, так как содержание вторичного сырья невелико, и они не представляют пожарной опасности. Очень немногие HHW и розничные магазины собирают эти батареи для переработки, свяжитесь с ними заранее, чтобы узнать об этом (см. Шаг 3).
  • Если вы не уверены в типе батареи, храните ее отдельно от других щелочных или угольно-цинковых батарей и выполните шаг 2.
  • Для всех нещелочных батарей и предметов, содержащих несъемные батареи, выполните шаг 2.

Обратите внимание: выбрасывать аккумуляторы в мусор запрещено.

Шаг 2: Заклейте скотчем все клеммы аккумулятора

  • У ВСЕХ типов батарей (кроме щелочных) концы или клеммы должны быть заклеены лентой. Обычно они обозначаются знаком + или -. Это препятствует тому, чтобы они соединялись вместе, чтобы произвести тепло или огонь. Лучше всего использовать упаковочную ленту или другую прозрачную ленту.Использование прозрачной ленты позволяет программе HHW или розничному магазину видеть тип батареи для дальнейшей сортировки.
  • Обклейте лентой все батарейки в форме пуговиц или монет, а также все литиевые батарейки, как перезаряжаемые, так и одноразовые.
  • После вы заклеиваете свои батареи, помещаете их в контейнер, пока не отдадите их в пункт розничной продажи или на предприятие по переработке HHW. Емкость не должна быть «герметичной».

Все батареи, бывшие в употреблении или неиспользованные, должны храниться в недоступном для детей месте, так как они представляют опасность удушья.

Шаг 3. Найдите переработчика аккумуляторов

Найдите контактную информацию вашего округа HHW или программы по обращению с твердыми отходами. Если округ не занимается сбором батареек, они, скорее всего, знают ближайший пункт сбора.

Используйте локатор мест утилизации Call2Recycle (C2R). C2R — это организация, поддерживаемая производителями, которая занимается бесплатной утилизацией аккумуляторов для домашних хозяйств. Просто введите свой почтовый индекс, чтобы найти ближайший пункт сбора.

Батареи плюс лампочки.В этих магазинах нет указателя места утилизации, но все магазины принимают на переработку перезаряжаемые батареи и все одноразовые литиевые батареи, включая монеты.

Обратитесь в магазин, где вы приобрели аккумуляторы. Некоторые магазины, такие как Best Buy, Harbour Freight, IKEA или другие магазины электроники и хозяйственных товаров, также принимают использованные батареи на переработку.

Не забудьте заклеить их перед тем, как бросить!

Вздувшиеся или поврежденные батареи

  • Батареи, которые повреждены, намокли или хранятся в устройстве в течение длительного периода времени без использования, могут взорваться.Когда это произойдет, на аккумуляторе и, возможно, в устройстве останется прозрачная жидкость, которая при высыхании превращается в порошок белого или ржавого цвета. Используйте перчатки: выбросьте щелочные батареи в мусор и заклейте все остальные.
  • Литий-ионные аккумуляторы могут вздуться при повреждении. Вздутие происходит, когда ячейки внутри корпуса батареи разрываются и реагируют, выделяя тепло и газ. Вздутые батареи и устройства, содержащие их, не следует использовать из-за высокого риска возгорания или выделения ядовитых газов.Аккуратно извлеките аккумулятор, заклейте клеммы скотчем и как можно скорее отнесите их в ближайший пункт утилизации аккумуляторов. Если вы не можете извлечь аккумулятор из устройства, отнесите все устройство в программу HHW для безопасного управления. Сообщите сотрудникам розничной торговли или HHW, что у вас есть поврежденная батарея, когда сдаете ее, чтобы они могли положить ее в специальную транспортировочную коробку для предотвращения возгорания.
  • Храните вздувшиеся батареи в металлическом, керамическом или стеклянном контейнере с открытым верхом вдали от источников тепла, горючих материалов, таких как бумага, и детей.

Автомобильные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы используются для запуска, освещения и резервного питания в любых типах наземных и внедорожных транспортных средств, аварийного освещения и других продуктов. Аккумуляторы легковых и грузовых автомобилей содержат около 18 фунтов свинца и около одного галлона агрессивной, загрязненной свинцом серной кислоты, которая может быть переработана.

Закон штата запрещает выбрасывать свинцово-кислотные аккумуляторы в мусор.  

Розничные продавцы должны бесплатно принимать до пяти свинцово-кислотных аккумуляторов в день от физического лица.Продавцы могут взимать с вас 10 долларов США, если ваша старая батарея не будет возвращена в течение 30 дней после покупки новой батареи.

Какие аккумуляторы лучше?

Инструмент, игрушка или электронное изделие обычно содержат информацию, указывающую, какой тип батареи следует использовать для питания устройства. Используйте указанные тип и размер.

Для продуктов, которые используют или включают одноразовые батареи AA, AAA, C, D, как правило, есть перезаряжаемый вариант, который можно безопасно использовать. Аккумуляторы можно перезаряжать сотни раз, прежде чем они перестанут удерживать сильный заряд и их можно будет утилизировать.Первоначальная стоимость может быть выше, чем у одноразовых батарей, но они более экологичны благодаря экономии сырья, включая упаковку и энергию для производства и доставки батарей. Исключением может быть камера или другое устройство, в котором производитель указывает использование литиевой батареи. Как правило, это относится к электронике, которая требует более высокой выходной энергии, чем может обеспечить щелочная или перезаряжаемая батарея другого типа.
 
Литиевые батареи являются наиболее «энергоемкими» типами батарей.Это означает, что они могут быть меньше и легче, но при этом удерживать такой же или даже больший заряд, чем батареи других типов. Литиевые батареи теперь продаются в размерах AA, AAA и C. Они дороже, потому что держат больше энергии и служат дольше. Более высокая стоимость обычно выравнивается, потому что они служат дольше. Тем не менее, одноразовые литиевые батареи также необходимо заклеить лентой и доставить на предприятие HHW или в магазин для безопасной переработки.

Напоминание: не выбрасывайте батарейки в мусорный бак! Разве это не безопасно, и они не будут переработаны.

Срок службы батареи становится все более серьезной проблемой по мере того, как все больше действий становятся мобильными

По мере того, как потребители и маркетологи переносят все больше действий на мобильные устройства, срок службы батареи становится все более серьезной проблемой и создает нежелательные препятствия.

С одной стороны, потребителю определенно удобно смотреть видео на смартфоне, получать рекламу пары обуви и переходить на сайт, чтобы купить все это на мобильном устройстве. Однако аккумуляторы смартфонов могут не справиться с этой задачей, и маркетологи должны помнить об этом при подходе к каналу.

?Мобильные устройства служат нам кошельками, нашими будильниками, нашими социальными центрами, нашими новостными порталами и многим другим, и во многих отношениях наша жизнь становится сосредоточенной вокруг наших устройств, поэтому срок службы батареи уже является невероятно важной проблемой,? сказал Мак МакКелви, управляющий партнер SalientMG, Балтимор, Мэриленд. «Количество отраслей и видов деятельности, трансформируемых с помощью мобильных устройств, будет только расти, поэтому обеспечение того, чтобы потребители всегда могли оставаться на связи, является проблемой, которая затрагивает всех основных игроков в этой области.

?Хотя это, безусловно, проблема, которую должны решить производители мобильных телефонов, последствия для маркетологов весьма серьезны,? она сказала. «Маркетологи создают все более и более богатые мобильные возможности, которые рассчитывают на то, что потребитель будет иметь доступ к своему телефону в течение длительного периода времени, например, развлекательная студия, которая запускает рекламу с мобильным трейлером, дает потребителям возможность покупать билеты, а затем позволяет потребитель загружает цифровой билет на свое устройство.

?Это одно объявление в основном выполняет каждый шаг воронки продаж, но если телефон разрядится в середине кампании, завершение может быть поставлено под угрозу, а опыт испорчен.?

Мобильное все
В наши дни маркетологи проигрывают, если они не используют мобильные устройства. Потребители могут получить доступ к кошельку на мобильном телефоне, они могут забронировать рейс на мобильном телефоне, они могут использовать купон на мобильном телефоне, и возможности растут с каждым днем.

Проблема в том, что смартфоны имеют ограниченный объем батареи, особенно потому, что потребители предпочитают более легкие и маленькие телефоны неуклюжим и тяжелым устройствам. Не только это, но и сам дизайн телефонов иногда разъедает батарею.

Дизайн движущихся плиток Apple в iOS 7 значительно сокращает время автономной работы, как и настройка по умолчанию, которая делает экран телефона ярче при открытии Passbook, чтобы можно было сканировать QR-коды. Сами устройства — отстой батареи.

Это правда, что многие потребители носят зарядные устройства с собой или могут найти их в терминале аэропорта или даже в магазине, но это требует, чтобы потребитель в пути привязывал себя к розетке, ожидая, пока зарядка закончится. Существуют также чехлы для зарядки и продукты с резервными батареями, но это тоже просто пластыри для решения рассматриваемой проблемы.

Проблемы только усугубляются, когда речь заходит о носимых устройствах. Эти устройства по своей сути имеют больше проблем с аккумулятором из-за характера устройств: потребители не хотят иметь огромную батарею в умных очках или смарт-часах.

Эти устройства вынуждают производителей устанавливать батареи меньшего размера, обладающие меньшей мощностью. Например, время автономной работы Google Glass составляет всего около трех часов.

?Если вы избавитесь от смартфонов, это станет еще более серьезной проблемой для носимых устройств,? сказал Карл Хоу, вице-президент по потребительским исследованиям в Yankee Group, Бостон.? Носимые? Аккумуляторы — вызов № 1 для носимых устройств.

?Они?обычно меньше и должны быть более модными,? он сказал. «Вы не хотите иметь большой горб за пределами экрана.

?Вы должны быть более разборчивы в том, какие части вы используете и как вы тратите драгоценный заряд батареи. Если вы поставите большую батарею, никто не будет их носить, потому что надевать большие вещи на голову просто не весело».

Еще одной проблемой является переход на «всегда включенный» режим. технология.

?Основное увеличение расхода заряда аккумулятора будет связано с постоянно включенными датчиками для смарт-аксессуаров, особенно носимых? сказал Ник Спенсер, старший директор практики ABI Research, Нью-Йорк.«Конечно, постоянно включенная функция NFC относится к этой категории.

«Датчики сердечного ритма и шагомеры будут иметь почти постоянное соединение с помощью радиочастотных технологий, таких как Bluetooth, и для них требуется интеллектуальное управление питанием»,? он сказал.

Производители обращаются к
Apple и Android, кажется, осознают проблему батареи и постоянно улучшают емкость батареи для своих смартфонов. Они работают со своими партнерами по набору микросхем и собственными специалистами по наборам микросхем и управлению питанием, чтобы решить проблемы с временем автономной работы.

По словам г-на Хоуи из Yankee Group, Apple на самом деле делает довольно хорошую работу, когда дело доходит до аккумуляторов.

«Apple» на самом деле одна из лучших компаний с точки зрения использования их аккумуляторов хорошо,? он сказал. «С точки зрения времени, в течение которого они работают от батареи, и эффективности, они являются одними из лучших.

?Они используют довольно маленькие батареи. В результате общее время автономной работы может быть меньше, но у вас также есть устройство меньшего размера и устройство, которое не выделяет много тепла.?

Г-н Хоу считает, что Android менее эффективен и использует излишне большие батареи, выделяющие больше тепла и увеличивающие вес. Батареи большего размера также требуют больше времени для зарядки.

У Apple здесь явное преимущество, потому что они контролируют все аспекты смартфонов.

?У них лучший баланс батареи, аппаратного и программного обеспечения, потому что они контролируют все три из них, и они принимают некоторые решения о том, что является наиболее важным и как они могут наилучшим образом обеспечить разумный компромисс? сказал Стивен Бейкер, вице-президент по отраслевому анализу в NPD, Порт-Вашингтон, Нью-Йорк.

?Одним из преимуществ Apple является то, что когда вы контролируете и аппаратное обеспечение, и операционную систему, и процессор, вы можете выяснить, как лучше всего управлять этим процессом, и вы можете добиться большей эффективности и можете принимать решения? он сказал. ?Важнее ли иметь большее время автономной работы, вы делаете это с помощью операционной системы, низкого процессора, большей батареи, большего устройства?

?Поскольку у них есть такой уровень контроля, я думаю, история говорит, что они, как правило, принимают лучшие решения об этом в этом контексте.?

Практическое руководство по маркетингу
Хотя производители работают над увеличением срока службы батарей, маркетологи все еще должны внести свой вклад.

Некоторые ритейлеры подходят к делу более буквально и устанавливают зарядные устройства прямо в магазине. Например, встроенная в магазин зарядная станция Urban Outfitter может привлечь потребителей и в то же время подключить их к Wi-Fi в магазине, создавая возможность общаться с покупателями через заряжающиеся телефоны (см. статью).

Starbucks даже экспериментирует с беспроводными зарядными устройствами в своих магазинах в Силиконовой долине (см. статью).

Однако до тех пор, пока беспроводная зарядка не станет более распространенной, маркетологи мобильных устройств и разработчики приложений должны учитывать время автономной работы при развертывании новых мобильных продуктов.

?Маркетологи должны учитывать установленную базу устройств и версий ОС на данном рынке? Г-н Спенсер сказал ABI. «Если они создают приложения и возможности, использующие датчики, им необходимо учитывать, сколько потенциальных клиентов будут иметь устройства, которые могут обрабатывать эти возможности с точки зрения версии аппаратного и программного обеспечения устройства.

?Время работы от батареи — большая часть пользовательского опыта, и если у клиента плохой опыт, он не вернется легко,? он сказал. «Люди действительно полагаются на свои телефоны и не хотят, чтобы они были скомпрометированы. Кроме того, если бренд продает новое приложение или услугу клиентам, большинство из которых на самом деле не могут использовать эту услугу, то это не улучшит отношения с клиентами и нанесет ущерб бренду.

Final Take
Ребекка Борисон — помощник редактора Mobile Marketer, Нью-Йорк

Темный режим может не так экономить заряд батареи вашего телефона, как вы думаете, но есть несколько плюсов

ЗАПАДНЫЙ ЛАФАЙЕТ, Индиана— Когда обновления операционной системы Android и Apple начали давать пользователям возможность переводить свои смартфоны в темный режим, эта функция показала потенциал для экономии времени автономной работы новых телефонов с экранами, которые позволяют более темным пикселям потреблять меньше энергии, чем пикселям более светлого цвета. .

Но темный режим вряд ли сильно повлияет на время автономной работы, учитывая то, как большинство людей используют свои телефоны ежедневно, говорится в новом исследовании, проведенном учеными из Университета Пердью.

Однако это не означает, что темный режим бесполезен.

«Когда отрасль поспешила перейти на темный режим, у нее еще не было инструментов для точного измерения энергопотребления по пикселям», — сказал Чарли Ху, профессор электротехники и вычислительной техники Purdue Майкла и Кэтрин Бирк. «Но теперь мы можем предоставить разработчикам инструменты, необходимые им для предоставления пользователям более энергоэффективных приложений».

Основываясь на своих выводах с помощью созданных ими инструментов, исследователи уточняют факты о влиянии темного режима на срок службы батареи и рекомендуют способы, с помощью которых пользователи уже могут лучше использовать преимущества энергосбережения этой функции.

В исследовании рассматривались шесть самых загружаемых приложений в Google Play: Google Maps, Google News, Google Phone, Google Calendar, YouTube и Calculator. Исследователи проанализировали, как темный режим влияет на 60-секундную активность в каждом из этих приложений на Pixel 2, Moto Z3, Pixel 4 и Pixel 5.

Несмотря на то, что команда Ху изучала только приложения и телефоны Android, их выводы могут иметь аналогичные последствия для телефонов Apple, начиная с iPhone X. Команда недавно представила эту работу на MobiSys 2021, конференции Ассоциации вычислительной техники.

Факт: Темный режим заметно влияет на срок службы батареи только в определенных сценариях Смартфоны

, выпущенные после 2017 года, вероятно, имеют экран OLED (органический светодиод). Поскольку этот тип экрана не имеет подсветки, как ЖК-экраны (жидкокристаллические дисплеи) старых телефонов, экран будет потреблять меньше энергии при отображении темных пикселей. OLED-дисплеи также позволяют экранам телефонов быть ультратонкими, гибкими и складными.

Но яркость OLED-экранов во многом определяет, насколько темный режим экономит заряд батареи, сказал Ху, который изучает способы повышения энергоэффективности смартфонов с тех пор, как они впервые появились на рынке более десяти лет назад.Программные инструменты, разработанные Ху и его командой, основаны на новой запатентованной технологии моделирования энергопотребления, которую они изобрели для более точной оценки энергопотребления OLED-дисплеев телефонов.

Многие люди используют настройку автоматической яркости своего телефона по умолчанию, которая, как правило, поддерживает уровень яркости около 30%-40% большую часть времени в помещении. Исследователи Purdue обнаружили, что при яркости 30%-50% переключение со светлого режима на темный режим экономит в среднем только 3%-9% энергии для нескольких различных OLED-смартфонов.

Этот процент настолько мал, что большинство пользователей не заметят немного большего времени работы от батареи. Но чем выше яркость при переходе из светлого режима в темный, тем выше экономия энергии.

Сценарий 1: переключение из светлого режима в темный в солнечный день

Допустим, вы используете свой OLED-телефон в легком режиме, сидя на улице и наблюдая за бейсбольным матчем в яркий солнечный день. Если ваш телефон настроен на автоматическую регулировку уровней яркости, экран, вероятно, стал слишком ярким, что расходует заряд аккумулятора.

Исследование Purdue показало, что переключение из светлого режима в темный при 100% яркости позволяет экономить в среднем 39–47 % заряда батареи. Таким образом, включение темного режима, когда экран вашего телефона такой яркий, может позволить вашему телефону работать намного дольше, чем если бы вы оставались в светлом режиме.

Другие тесты, проведенные в отрасли, не проанализировали так много приложений или телефонов, как команда Ху, чтобы определить влияние темного режима на время автономной работы, и они использовали менее точные методы.

«Испытания, проведенные в прошлом для сравнения влияния светлого режима и темного режима на время автономной работы, рассматривали телефон как черный ящик, объединяя OLED-дисплей с другими компонентами телефона.Наш инструмент может точно изолировать часть разряда батареи из-за OLED-дисплея», — сказал Пранаб Дэш, доктор философии Purdue. студент, который работал с Ху над исследованием.

Сценарий 2. Использование темного режима для защиты глаз без быстрой разрядки аккумулятора телефона

Как правило, увеличение яркости вашего телефона разряжает его аккумулятор быстрее — независимо от того, находитесь ли вы в светлом или темном режиме. Но после проведения этого исследования Dash собрал данные, свидетельствующие о том, что более низкие уровни яркости в светлом режиме приводят к тому же потреблению энергии, что и более высокие уровни яркости в темном режиме.

Использование приложения Google News в светлом режиме при яркости 20% на Pixel 5, например, потребляет такое же количество энергии, как при яркости 50% в темном режиме.

Таким образом, если смотреть на телефон в темном режиме проще для глаз, но вам нужна более высокая яркость, чтобы лучше видеть, вам не нужно беспокоиться о том, что этот уровень яркости приведет к увеличению времени автономной работы вашего телефона.

Скоро: приложения, разработанные с учетом экономии энергии в темном режиме

Ху и его команда создали инструмент, который разработчики приложений могут использовать для определения экономии энергии при определенных действиях в темном режиме при разработке приложения.Инструмент под названием Per-Frame OLED Power Profiler (PFOP) основан на более точной модели мощности OLED, разработанной командой. Отдел коммерциализации технологий Purdue Research Foundation подал заявку на патент на эту технологию моделирования мощности. И PFOP, и технология моделирования мощности доступны для лицензирования.

Факт: ваш телефон не измеряет использование батареи приложением точно, но пока

В телефонах Android и Apple есть способ узнать, сколько энергии батареи потребляет каждое отдельное приложение.Вы можете получить доступ к этой функции в настройках телефонов Android и Apple.

Эта функция может дать вам приблизительное представление о самых энергоемких приложениях, но Ху и Дэш обнаружили, что текущая функция Android «Батарея» не обращает внимания на содержимое на экране, то есть не учитывает влияние темного режима на энергопотребление. потребление.

Скоро: более точные оценки использования батареи приложениями

Команда

Ху разработала более точный способ расчета потребления батареи приложением для Android и фактически использовала этот инструмент, чтобы сделать выводы исследования о том, сколько энергии экономит темный режим при определенных уровнях яркости.В отличие от текущей функции Android, этот новый инструмент учитывает влияние темного режима на время автономной работы.

Инструмент под названием Android Battery+ должен стать доступным для поставщиков платформ и разработчиков приложений в следующем году.

Для получения дополнительной информации о технологии исследователей, доступной для лицензирования, свяжитесь с Мэтью Халладеем по адресу [email protected] и укажите код отслеживания 2021-HU-69505.

Об университете Пердью

Purdue University — ведущее государственное исследовательское учреждение, разрабатывающее практические решения самых сложных задач современности.Purdue занимает 5-е место в рейтинге самых инновационных университетов США по версии US News & World Report и проводит исследования, которые меняют мир, и невероятные открытия. Стремясь к практическому и онлайн-обучению в реальном мире, Purdue предлагает преобразующее образование для всех. Стремясь обеспечить доступность и доступность, Purdue заморозил плату за обучение и большинство сборов на уровне 2012–2013 годов, что позволило большему количеству студентов, чем когда-либо, закончить обучение без долгов. Посмотрите, как Purdue никогда не останавливается в настойчивом стремлении к следующему гигантскому скачку, на https://purdue.образование/.

Писатель, контактное лицо для СМИ: Кайла Уайлс, 765-494-2432, [email protected]

Источник: Чарли Ху, [email protected]


РЕЗЮМЕ

Сколько батареи экономит темный режим? Точный профилировщик мощности OLED-дисплеев для современных смартфонов

Пранаб Дэш, Ю. Чарли Ху

ДОИ

Благодаря отсутствию внешнего освещения OLED-дисплей значительно снижает энергопотребление по сравнению с ЖК-дисплеем своего предшественника и получил широкое распространение в современных смартфонах.Реальный потенциал OLED в экономии заряда батареи телефона заключается в использовании цветового дизайна пользовательского интерфейса приложения, , т. е. , в том, как разработать пользовательский интерфейс приложения для использования цветов пикселей, которые приводят к низкому энергопотреблению OLED-дисплея. В этой статье мы разрабатываем и реализуем точный профилировщик мощности OLED-дисплея для каждого кадра, PFOP, который помогает разработчикам получить представление о влиянии дизайна пользовательского интерфейса различных приложений на энергопотребление OLED, а также усовершенствованный аккумулятор Android, который помогает пользователям телефонов понимать и управлять энергопотреблением дисплея телефона, например, из-за различных приложений и конфигураций дисплея, таких как темный режим и яркость экрана.Основной задачей при разработке обоих инструментов является разработка точной и надежной модели мощности OLED-дисплея. Мы экспериментально показываем, что основанные на линейной регрессии модели мощности OLED, разработанные в последнее десятилетие, не могут отразить уникальное поведение оборудования OLED-дисплеев в современных смартфонах с большим цветовым пространством, и предлагаем новую кусочно-мощную модель, которая обеспечивает гораздо более высокую точность моделирования, чем модель. уровень техники путем применения линейной регрессии в каждой небольшой области обширного цветового пространства. Насколько нам известно, с помощью этих двух инструментов мы провели первое измерение энергосбережения в появляющемся темном режиме для набора популярных приложений Google Android.

.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*