Dod аккумулятора что это значит
Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Ранее тема обсуждалась в следующих постах:
Далее приведены данные, полученные по результатам экспериментов над аккумуляторами различных производителей.
Особенности тестирования
Тесты на количество циклов проводились при разрядке током 1С, для каждого аккумулятора проводились циклы разрядки/зарядки до достижения 80% емкости. Такое число было выбрано исходя из сроков тесто и для возможного сравнения результатов впоследствии. Число полных эквивалентных циклов — до 7500 в некоторых тестах.
Тесты на срок службы проводились при различных уровнях заряда и температуре, каждые 40-50 дней проводились измерения напряжения для контроля разряда, длительность тестов составляла 400-500 дней.
Главной сложностью в экспериментах являются расхождения в заявленной емкости и реальной. Все аккумуляторы имеют емкость выше, чем заявленная, от 0,1% до 5%, что вносит дополнительный элемент непредсказуемости.
Наиболее часто использовались аккумуляторы NCA и NMC, но также тестировались литий-кобальт и литий-фосфатные аккумуляторы.
Немного терминов:
DoD — Depth of Discharge — глубина разряда.
SoC — State of Charge — уровень заряда.
Использование аккумуляторов
Количество циклов
На данный момент есть теория, что зависимость количества циклов, которые может выдержать аккумулятор от степени разряда аккумулятора в цикле имеет следующий вид (синим обозначены циклы разрядки, черным — эквивалентные полные циклы): 
Данная кривая носит названия кривой Вёлера (Wöhler). Основная идея пришла из механики о зависимости числа растяжений пружины от степени растяжения. Начальное значение в 3000 циклов при 100% разряде батарей является средневзвешенным числом при разряде в 0,1С. Какие-то аккумуляторы показывают лучшие результаты, какие-то хуже. При токе 1С число полных циклов при 100% разряде падает с 3000 до 1000-1500 в зависимости от производителя.
В целом, данное соотношение, представленное на графиках, получило подтверждение по результатам экспериментов, потому целесообразным является зарядка аккумулятора при любой возможности.
Расчет суперпозиции циклов
При эксплуатации аккумуляторов возможна работа при одновременном наличии двух циклов (например, рекуперативное торможение в автомобиле):
Получается следующий комбинированный цикл:
Возникает вопрос, как это сказывается на эксплуатации аккумулятора, сильно ли уменьшается ресурс аккумулятора?
По результатам экспериментов комбинированный цикл показал результаты, как от сложения полных эквивалентных циклов двух независимых циклов. Т.е. относительная емкость аккумулятора в комбинированном цикле падала соответственно сумме разрядов на малом и большом циклах (линеаризованный график представлен ниже).
Влияние больших циклов разрядки более существенно, а значит подтверждается то, что аккумулятор лучше заряжать при каждой возможности.
Эффект памяти
Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов по результатам экспериментов отмечен не был. При различных режимах его полная емкость все равно впоследствии не изменялась. В то же время есть ряд работ, которые подтверждают наличие данного эффекта в литий-фосфатных и литий-титановых аккумуляторах.
Хранение аккумуляторов
Температуры хранения
Тут никаких необычных открытий не было сделано. Температуры 20-25°C являются оптимальными (в обычной жизни) для хранения аккумулятора, если его не использовать. При хранении аккумулятора при температуре в 50°C деградация емкость идет практически в 6 раз быстрее.
Естественно более низкие температуры лучше для хранения, но в быту это означает специальное охлаждение. Так как температура воздуха в квартире, как правило, 20-25°C, то и хранение скорее всего будет при такой температуре.
Уровень заряда
Как показали испытания, чем меньше заряд тем медленнее идет саморазряд аккумулятора. Измерялась емкость аккумулятора, какой бы она была при его дальнейшем использовании после длительного хранения. Наилучший результат показали аккумуляторы, которые хранились с зарядом близким к нулю.
В целом хорошие результаты показали аккумуляторы, которые хранились не более чем с 60% уровнем заряда на момент начала хранения. Цифры отличаются от приведенных ниже для 100% заряда в худшую сторону (т.е. аккумулятор придет в негодность ранее, чем указано на рисунке):
Рисунок взят из статьи 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов
В то же время цифры для малого заряда более оптимистичны (94% после года при температуре 40°C для хранения при SOC 40%).
Так как 10% заряд непрактичен, так как время работы при таком уровне весьма маленькое, хранить аккумуляторы оптимально при SOC 60%, что позволит применить его в любой момент и не скажется критично на сроке его службы.
Основные проблемы результатов экспериментов
Никто не проводил тесты, которые можно считать на 100% достоверными. Выборка, как правило, не превышает пары тысяч аккумуляторов из миллионов произведенных. Большинство исследователей не могут представить достоверные сравнительные анализы по причинам недостаточной выборки. Также результаты этих экспериментов зачастую являются конфиденциальной информацией. Так что данные рекомендации не обязательно подходят к вашему аккумулятору, но могут считаться оптимальными.
Итоги экспериментов
Оптимальная частота зарядки — при каждой возможности.
Оптимальные условия хранения — 20-25°C при 60% заряде аккумулятора.
Что такое DOD батареи?
Что такое DOD батареи?
По крайней мере, в некоторых технологиях батарей, таких как свинцово-кислотные батареи AGM, существует корреляция между глубиной разряда и временем жизни батареи. Уровень разряда (DOD) определяется как: Емкость в амперных часах (Ah), которая разряжается от полностью заряженной батареи, разделенной на номинальную емкость аккумулятора (C20). DOD обычно отображается в процентах (%). Пример: если батарея 100 Ач разряжается в течение 20 минут при 50А, глубина разряда составляет: 50 * (20/60) / 100 = 16,7%
NOMO все в одном солнечном уличном свете используют аккумулятор LiFEPO4.
Почему DOD имеет значение для солнечных батарей?
Поскольку DOD и срок службы батарей тесно связаны, важно знать, что чем больше вы полностью разряжаете аккумулятор, тем больше шансов, что он быстро разлагается. Аналогичным образом, чем больше циклов разрядки, которые подвергаются батарее, тем быстрее она будет ухудшаться. Поэтому максимальный DOD для жизненного цикла батареи имеет значение в общем значении. Крайне желательно поддерживать максимальный DOD для вашей батареи на допустимой глубине, что составляет 80% для поддержания срока службы ваших батарей с глубоким циклом.
Характеристики аккумулятора для солнечных панелей — установил и забыл
То, сколько прослужит ваша домашняя солнечная электростанция, зависит не только от выбранных панелей, но и от всей комплектации системы. В этом материале поговорим о вариантах хранения энергии и о том, какие характеристики аккумулятора являются важнейшими для солнечных панелей.
Об аккумуляторах для домашней электростанции
При выборе накопителя солнечной энергии следует обращать внимание на такие характеристики:
Ёмкость и мощность
Ёмкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить аккумулятор, измеряется в киловатт-часах (кВтч). В большинстве случаев вы можете использовать несколько накопителей в солнечной системе для увеличения ёмкости.
Ёмкость говорит о «вместительности» батареи, но не говорит, сколько электроэнергии может обеспечить накопитель в данный момент. Для этого необходимо принять во внимание номинальную мощность — это количество электричества, которое аккумулятор может передать за один раз. Измеряется в киловаттах (кВт).
Батарея большой ёмкости и малой мощности будет обеспечивать низкое количество электроэнергии (достаточное для работы нескольких важных приборов) в течение длительного времени. Накопитель с низкой ёмкостью и высокой мощностью может обеспечить весь дом электричеством, но только в течение нескольких часов.
Глубина разряда (DoD)
Из-за особенностей устройства большинство аккумуляторов должны сохранять минимальный уровень заряда. Если вы регулярно используете 100% заряда батареи, срок её службы значительно сократится.
Глубина разряда (DoD) — процент ёмкости накопителя, которая была использована после полной зарядки. Большинство производителей указывают максимальное значение DoD, которое допустимо для аккумулятора. Таким образом, для батареи на 10 кВтч с глубиной разряда 90% допустимо использовать не более 9 кВтч перед подзарядкой.
Чем выше уровень DoD, тем большая часть ёмкости аккумулятора доступна для использования.
Эффективность зарядки-разрядки
Речь идёт о количестве энергии, которое можно будет использовать после хранения с учётом потерь. Например, если вы подаете на накопитель 5 кВтч электроэнергии и получаете обратно 4 кВтч полезной электроэнергии, то аккумулятор будет иметь 80-процентный КПД (4 кВтч / 5 кВтч = 80%).
Чем выше эффективность приема-отдачи батареи, тем большую экономическую выгоду вы получите от солнечной электростанции.
Срок службы и гарантия
В домашней солнечной системе накопитель каждый день работает в цикличном режиме (заряжается и разряжается). Его способность удерживать заряд будет постепенно снижаться по мере того, как вы его используете. Можно провести аналогию с батареей в вашем смартфоне: вы заряжаете гаджет каждую ночь, чтобы использовать его в течение дня, и со временем замечете, что он не держит заряд, как раньше.
На каждый аккумулятор даётся гарантия, где прописано количество циклов заряда-разряда и/или лет полезного использования. Поскольку эффективность батареи со временем естественным образом ухудшается, большинство производителей также гарантируют, что устройство сохранит определенную ёмкость в течение срока действия гарантии.
Пример: аккумулятор может иметь гарантию на 5 000 циклов или 10 лет с указанием, что после этого он сохранит менее 70% своей ёмкости. Это означает, что по истечении гарантии батарея потеряет не более 30% своей первоначальной способности накапливать энергию.
Производитель
Сложно сказать, выбирать накопитель от известного бренда или обратить внимание на новичков этой нише. Хотя крупная компания имеет длительную историю производства аккумуляторов, обычно они предлагают технологии, которым уже десятки лет. Напротив, у молодого стартапа может быть совершенно новая высокопроизводительная технология, но меньшая репутация и «непроверенный» временем продукт.
Что делать? Оцените гарантии на батареи понравившихся марок — это может стать решающим аргументом, который развеет сомнения в надёжности приобретения.
Как долго аккумулятор сможет питать дом
В идеале полностью заряженная батарея должна обеспечивать домохозяйство электричеством в тёмное время суток или когда солнечные панели не могут вырабатывать достаточное количество энергии. Чтобы сделать точный расчет, вам нужно определить основные переменные:
Разберём упрощённый пример. Пусть ваш дом потребляет около 30 кВтч энергии в сутки, а выбранная вами батарея может обеспечить около 10 кВтч энергии. Таким образом, вам понадобится 3 аккумулятора, чтобы обеспечить электроэнергией дом на сутки без поддержки солнечных панелей.
На самом деле всё сложнее. Нет смысла заряжать аккумуляторы и использовать их заряд целые сутки, т.к. 6-7 часов в течение дня электроэнергия будет вырабатываться непосредственно солнечными панелями. К тому же большинство батарей не могут использовать максимальную ёмкостью и обычно достигают предела разряда при 90% DoD (как описано выше). В результате ваш накопитель на 10 кВтч будет иметь полезную ёмкость 9 кВтч.
Получается, в связке с солнечными панелями одна или две батареи на 10 кВтч могут обеспечить достаточную мощность для дома с потреблением на 30 кВтч в сутки. Но о перестраховке лучше не забывать, т.к. мощность солнечных панелей сильно зависит от погодных условий.
Учитывайте, что на 100% заявленной ёмкости рассчитывать не стоит
Какие аккумуляторы лучше всего подходят для солнечных панелей
Для домашней солнечной электростанции обычно используют такие виды накопителей:
В большинстве случаев литий-ионные аккумуляторы являются лучшим вариантом для системы солнечных панелей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.
Свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные накопители — это испытанная технология, которая десятилетиями использовалась в автономных энергосистемах. Несмотря на то, что они имеют относительно короткий срок службы и более низкую ёмкость, это наиболее доступный вариант.
Литий-ионный
Литий-ионные аккумуляторы легче и компактнее, чем свинцово-кислотные. По сравнению со свинцово-кислотными накопителями они имеют более высокий уровень DoD и длительный срок службы. Однако литий-ионные батареи дороже своих свинцово-кислотных аналогов.
Самые важные характеристики аккумулятора для солнечных панелей — это его ёмкость, глубина разряда и эффективность заряда-разряда. Обращайте внимание на гарантию производителя, чтобы понять, как долго вы сможете использовать накопитель. Для понимания того, сколько вам понадобится накопителей энергии, просчитайте уровень потребления всех приборов вашего в вашем доме.
Типы применяемых аккумуляторов
1. Тяговые свинцово-кислотные (или SLA (sealed lead acid)) аккумуляторы.
Вот хорошая статья про свинцовые аккумуляторы: КАК ВЫБРАТЬ ТЯГОВЫЙ АККУМУЛЯТОР и сравнение разных технологий их производства.
Наша компания ставит во все производимые транспортные средства именно аккумуляторы Chilwee. Вот краткое описание этих аккумуляторов от Производителя:
Аккумуляторы Chilwee серии EVF и DZM специально разработаны для электрических транспортных средств: электромобилей, гольф-каров, квадроциклов и другой техники на электрической тяге.
Более 700 циклов разряда-заряда при глубине разряда (DOD) – 75%. Аккумуляторы по технологии GEL (с гелеобразным кислотным электролитом) в отличие от аккумуляторов по технологии AGM, имеют длительный срок службы и предназначены для интенсивного использования.
Длительный срок работы аккумуляторной батареи на одной зарядке. В состав аккумуляторов Chilwee входит гель из высокодисперсного оксида кремния, разработанный по особой формуле, а также специальный гелевый обогатитель. Высокая производительность при работе в глубоком цикле. Свинцовые пластины в виде решетки из особого сплава высокого качества, который защищает батарею от коррозии и снижает газовыделение.
Увеличенная емкость аккумулятора при тех же размерах и весе. Специальная свинцовая паста высокой плотности позволяет работать до глубокого разряда, не снижая срок службы аккумуляторов. Прочность и надежность конструкции. Контейнер и крышка аккумулятора изготовлена из АБС-пластика.
Низкая стоимость одного цикла заряда-разряда. Отношение цены аккумулятора к количеству циклов заряда-разряда (относительно других свинцово-кислотных аккумуляторов).
2. Литиевые аккумуляторы (два основных типа).
2.1. Литий-ионные NMC (Li-ion и Li-pol) аккумуляторы.
Литий-никель-марганец-кобальтовые элементы собрали в себе достоинства всех типов литиевых батарей: высокая удельная энергоемкость, химическая стабильность, не плохая морозоустойчивость, большой ресурс, большая токоотдача и самая низкая скорость самонагрева среди аналогичных батарей.
Любая аккумуляторная батарея состоит из ячеек. Бывают цилиндрические ячейки (например размеров 18650, 21700, 26650 и другие), ячейки pouch (так называемые «пакетики») и ячейки prismatic (в алюминиевых призматических корпусах). Литиевая батарея также всегда включает плату BMS (Battery Management System), которая защищает аккумулятор от перезаряда, переразряда, короткого замыкания и балансирует ячейки.
Преимущества технологии Li-NMC
Недостатки технологии Li-NMC
PS. Среди NMC аккумуляторов выделяется технология от Американской компании Boston Swing. Эта компания разработала «зимние» NMC аккумуляторы с более длительным сроком службы. За счет эксклюзивной запатентованной технологии применяемого электролита эти ячейки работают от минус 20 градусов и имеют срок службы в 2000 циклов.
2.2. Литий-железофосфатные LFP (LiFePO4) аккумуляторы.
Это лучшие аккумуляторы для квадроциклов, скутеров и мотоциклов в условиях Российского климата.
Наша компания, в отличии от большинства производителей электротранспорта, сама занимается производством литиевых батарей. Мы работаем напрямую с двумя крупнейшими производителями литиевых ячеек Китая. Это BAK Power и EVE Energy. Мы используем только новые ячейки, выпущенные на заводе по нашему заказу непосредственно для нас.
EFB-аккумулятор, младший брат AGM
Я уже рассказывал про AGM-аккумуляторы, которые очень хороши в системах, где требуются большие токи и большое количество циклов заряда и разряда. Но при всех приятных бонусах этой технологии у неё есть один проблемный момент — AGM ощутимо дороже. А лучшее — враг хорошего. Из-за приятной цены, относительно лучших по показателям систем, кстати, свинцово-кислотные аккумуляторы и актуальны более 120 лет. Именно для того, чтобы занять более бюджетную нишу автомобильных аккумуляторов с системой старт-стоп, где требования по глубине разряда не столь велики, как у AGM, но где традиционный свинцово-кислотный аккумулятор умирает очень быстро, и были созданы EFB (Enhanced Flooded Battery).
Посмотрим, можно ли делать даунгрейд до обычных свинцово-кислотных, и в каких случаях, наоборот, есть смысл заменить старый EFB на AGM.
Спойлер: нет, более функциональный AGM не всегда имеет смысл ставить вместо обычного аккумулятора. Часто EFB или даже обычный новый аккумулятор будет оптимальным решением.
Принцип работы
С точки зрения химии ничего глобально отличного от традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов не происходит. Всё та же обратимая реакция на пластинах с превращением свинца и его оксидов в сульфат и обратно. В качестве электролита используется серная кислота. Ключевые отличия заключаются в компоновке и составе элементов.
Во-первых, для этого типа батарей мы используем специальные типы токоотводящей решётки и рецепты активной массы. Это нужно для того, чтобы снизить внутреннее сопротивление и потери энергии при заряде на нагрев самого аккумулятора в процессе работы. При этом сами пластины толще классических примерно на 30–50 %.
Во-вторых, положительные пластины заключены в специальные конверты-сепараторы из особо прочного пористого пластика на основе полипропилена. При этом на поверхности одной из пластин вмазана специальная армирующая сетка из стекловолокна. В отличие от AGM, где жидкий электролит почти полностью сорбирован, в EFB всё-таки есть свободная несвязанная кислота. Тем не менее плотность упаковки всё равно намного больше, чем в классических свинцово-кислотных аккумуляторах, а зазоры между пластинами меньше.
Плюсы EFB
У этих аккумуляторов есть те же проблемы, что и у классических: они боятся глубокого разряда и хранения в таком разряженном виде, но в гораздо меньшей степени. Если мы полностью разрядим обычную батарею и оставим её на неделю-две, то на поверхности пластин начнут образовываться крупные кристаллы сульфата свинца. В норме кристаллы должны быть микроскопического размера для обратимого превращения в оксид при заряде. В случае же глубокого длительного разряда кристаллы будут менять свои размеры, перекристаллизовываясь, и продолжат расти, разрывая активную массу, отваливаясь и осыпаясь на дно аккумулятора. Наиболее крупные кристаллы уже теряют возможность превратиться в оксид свинца полностью, ещё больше снижая ёмкость и увеличивая внутреннее сопротивление. Так происходит неизбежная деградация всех аккумуляторов этого типа.
Но у EFB, как и у AGM, свинцовые пластины прикрыты стекловолокном, которое не даёт активной массе осыпаться и помогает батарее пережить глубокий разряд дольше. Кроме стандартных особенностей этого типа батарей, мы добавили в активную массу отрицательных пластин специальную углеродную добавку. Технологию назвали Carbon Boost. Она позволяет ещё больше снизить деградацию батарей, препятствуя сульфатации пластин. Плюс за счёт высокой проводимости углерод создаёт что-то вроде дополнительных проводящих каналов внутри активной массы. В результате при зарядке кристаллы сульфата превращаются в оксид гораздо быстрее и в большем объёме.
Углеродная добавка — это не мифическая вещь типа персидского порошка от клопов у Остапа Бендера, а вполне себе тоже патентованное, но реальное соединение сложного состава. У Carbon Boost первого поколения это был специально химически активированный природный графит, а Carbon Boost 2.0 — это синтетически созданное высокомолекулярное соединение на основе углерода. Кому надо оценить красоту зубодробящего химического названия — поиск по патентам в открытом доступе.
Что поставить вместо старой батареи
Тут всё относительно просто. Лучше всего ставить именно то, что рекомендует производитель, если вы ничего существенного не меняли в своем автомобиле. Например, не ставили электрообогреватели стёкол, сидений, мощную акустику и другие потребители энергии, которые не шли в исходной комплектации.
Самое главное правило — нельзя делать даунгрейд. Как правило, параметры аккумулятора рассчитываются с очень небольшим запасом, и при переходе на более низкую ступень вы получите нехватку стартового тока, устойчивости к циклам заряда-разряда и гарантированно, быструю деградацию аккумулятора. То есть штатный AGM нельзя заменить новым качественным EFB, так как пиковые токи и количество циклов заряда и его скорость у него всё равно лучше. Аналогично нельзя менять AGM и EFB на традиционные батареи. У них быстро наступят разрушение активной массы и коррозия токоотводящих решёток решеток, если поставить их на машины с системой старт-стоп.
У нас, например, есть топовая модель Exide Premium. Это классический аккумулятор с прекрасными показателями токов холодной прокрутки, сопоставимыми с AGM. Но у него нет стекловолоконной защиты от осыпания активной массы, и устойчивость к циклической заряде-разряде у него в разы ниже, чем у EFB. Он отлично подойдёт для замены штатного аккумулятора в обычных автомобилях, но никакие рекуперация и старт-стоп с ним работать нормально не будут.
Если у вас стояла обычная батарея
Апгрейд на EXIDE EFB имеет смысл делать, если вы не любите лишний раз лезть под капот и хотите на несколько лет дольше туда не заглядывать для очередной замены батареи. EFB имеет больше циклов заряда-разряда при прочих равных.
Апгрейд на EXIDE AGM для обычного автомобиля смысла, скорее всего, не имеет. Больший по сравнению со стандартной батареей ток позволит вашей суровой акустике на полтора киловатта не хрипеть, когда при превышении максимального тока обычный аккумулятор начинает просаживать напряжение на пару вольт. В других ситуациях это будет пустой переплатой. Обычный автомобиль редко нуждается в настолько большой мощности, сверхвысокие токи могут помочь при запуске на сильном морозе, но цена будет существенно выше.
Во всех остальных случаях лучше взять EXIDE Premium с углеродной модификацией — такой же, как у EFB. Он самый мощный и ёмкий в линейке классических, медленнее деградирует. Если хотите сэкономить — берите EXIDE Classic или EXIDE Excell, чтобы соответствовать классу вашего старого аккумулятора. Разумеется, не надо ставить Classic на полноприводный кроссовер с подогревом сидений и кастомной акустикой.
Если у вас стояла EFB
Меняйте на такую же EXIDE EFB равного класса. EXIDE Classic, EXIDE Excell, EXIDE Premium использовать нельзя! Мы специально даже наклейки добавляем на AGM и EFB о том, что замена на традиционную батарею недопустима.
EXIDE AGM имеет смысл ставить опять-таки в случае мощной дополнительной аппаратуры. В остальных случаях вы вряд ли сможете почувствовать какие-то преимущества от намного более мощной батареи даже в автомобилях с системой старт-стоп. Если вы всё-таки решите установить AGM, то обязательно учтите, что автомобили с системой старт-стоп имеют BMS — контроллер заряда батареи. Лучше уточнить у производителя, сможет ли штатный контроллер нормально с ней работать.
Не только автомобили
EFB-аккумуляторы работают почти так же круто, как AGM, но стоят дешевле. Если цена вас устраивает, то можно смело заменять устаревшие традиционные аккумуляторы в обычных автомобилях. Только помните, что, хотя они и необслуживаемые, но в отличие от AGM у них всё-таки есть свободный электролит. Сильно трясти, хранить в перевёрнутом виде их не стоит.
Кстати, по своим характеристикам, как и AGM, они должны лучше подходить для тех же ветряков и солнечных панелей с нестабильным профилем зарядки и разряда: больше токи, больше полных рабочих циклов. Хотя и тут лучше использовать специализированные аккумуляторы. А ещё никакого взрывоопасного водорода и долива электролита при правильном использовании.