soc в аккумуляторе что это такое
Состояние заряда и здоровья аккумулятора, а также условия замены автомобильного аккумулятора
Состояние заряда аккумулятора (SOC)
Состояние заряда автомобильной батареи выражается в виде напряжения (OCV) и представляет собой силу, используемую для проворачивания, известного как ток холодного пуска (CCA), через цепь стартера к двигателю.
Предполагая, что батарея полностью заряжена с высоким OCV и имеет хорошее состояние здоровья (SOH), высокий OCV позволит батарее многократно подавать достаточное количество CCA для запуска двигателя и достижения приблизительно 100% его пусковой емкости.
Если у батареи низкий OCV, ее способность отдавать пусковой ток через цепь стартера снижается, что приводит к возможному незапуску, даже если у батареи хороший SOH.
Состояние здоровья аккумулятора (SOH)
SOH автомобильного аккумулятора выражается в амплитуде холодного пуска (CCA) и представляет собой пусковую мощность, которую OCV способен подавать к стартеру через цепь стартера.
Каждый раз, когда батарея разряжается и перезаряжается (циклически), небольшое количество материала пластины, которое химически реагирует с серной кислотой в растворе электролита с образованием электричества, постоянно теряется.
Со временем и в зависимости от таких факторов, как рабочая температура, рабочее состояние заряда и рабочий цикл, это естественное использование материала пластины в конечном итоге приведет к медленному, но неуклонному снижению SOH батареи и ее способности производить CCA, требуемый для запуска двигателя.
Хотя невозможно определить максимальный или минимальный ожидаемый срок службы батареи из-за возможных изменений условий работы батареи, это старение и износ в конечном итоге приведут к отказу батареи при запуске двигателя.
Неисправность аккумуляторной батареи и диагностика
Принимая во внимание эти два рабочих состояния автомобильной батареи, легко спутать SOC с SOH и сделать неверные диагностические предположения, когда происходит сбой батареи.
Если уровень заряда батареи низкий, но он имеет хорошую возможность запуска двигателя SOH, его можно восстановить, зарядив аккумулятор и восстановив его способность выдавать имеющийся CCA через цепь стартера.
Однако, если SOC высокий, но SOH низкий, так как материал пластины аккумулятора со временем ухудшился до уровня, который не может удовлетворить требования, предъявляемые к нему стартером, может возникнуть ситуация незапуска, даже если аккумулятор полностью заряжен заряжена.
SOH батареи и ее способность поставлять высокий уровень CCA становится еще более важным в холодные зимние месяцы. Это связано с тем, что способность батареи обеспечивать максимально доступную CCA уменьшается примерно на 30% при 0 C. Однако требования к CCA цепи стартера возрастают, чтобы преодолеть такие условия, как повышенная вязкость моторного масла и сниженные допуски на компоненты двигателя.
Поэтому возможно иметь батарею, которая полностью заряжена с хорошим OCV, которая уже не сможет запустить двигатель, так как SOH и ее способность выдавать высокие уровни CCA достигли уровня, который не в состоянии удовлетворить требования для прокрутки стартера.
Литиевая батарея Состояние заряда
Измерение уровня заряда литий-ионных аккумуляторов (SoC)
Литий-ионные батареи постоянно используются в самых разных приложениях. Чтобы обеспечить эффективное использование батареи и более длительный срок службы, системы управления батареями (BMS) работают. Последние BMS становятся все сложнее и вызывают более высокие накладные расходы на батарею. Расчетная SoC калибруется с использованием исходной зависимости напряжения холостого хода (OCV) от кривой SoC. Проведено сравнение разработанной системы с традиционными аналогами. Результаты демонстрируют превосходство предложенной системы более чем на третий порядок с точки зрения усиления сжатия и вычислительной эффективности при обеспечении аналогичной точности оценки SoC.
 |  |
Определение и классификация оценки SOC
Существует несколько способов измерения состояния заряда литий-ионных аккумуляторов (SoC) или Глубина разряда (DoD) для литиевой батареи. Некоторые методы довольно сложны в реализации и требуют сложного оборудования (спектроскопия импеданса или ареометр для свинцово-кислотных аккумуляторов).
Мы подробно расскажем о двух наиболее распространенных и простых методах оценки состояния заряда батареи: метод измерения напряжения или Напряжение холостого хода (OCV) и метод подсчета кулонов.
1 / Оценка SoC с использованием метода напряжения холостого хода (OCV)
Все типы аккумуляторов имеют одну общую черту: напряжение на их выводах уменьшается или увеличивается в зависимости от уровня их заряда. Напряжение будет самым высоким, когда батарея полностью заряжена, и самым низким, когда она разряжена.
Это соотношение между напряжением и SOC напрямую зависит от используемой аккумуляторной технологии. В качестве примера на диаграмме ниже сравниваются кривые разряда свинцовой батареи и литий-ионной батареи.
Можно видеть, что свинцово-кислотные батареи имеют относительно линейную кривую, которая позволяет хорошо оценить состояние заряда: для измеренного напряжения можно довольно точно оценить значение соответствующей SoC.
Однако литий-ионные батареи имеют гораздо более пологую кривую разряда, что означает, что в широком рабочем диапазоне напряжение на клеммах батареи изменяется очень незначительно.
Литий-железо-фосфатная технология имеет самую ровную кривую разряда, что очень затрудняет оценку SoC с помощью простого измерения напряжения. Действительно, разница напряжений между двумя значениями SoC может быть настолько малой, что невозможно оценить состояние заряда с хорошей точностью.
На приведенной ниже диаграмме показано, что разница в измерении напряжения между значением DoD 40% и 80% составляет около 6.0 В для батареи 48 В в свинцово-кислотной технологии, в то время как она составляет всего 0.5 В для литий-железо-фосфатного!
Однако откалиброванные индикаторы заряда могут использоваться специально для литий-ионных аккумуляторов в целом и литий-железо-фосфатных аккумуляторов в частности. Точное измерение в сочетании с смоделированной кривой нагрузки позволяет получать измерения SoC с точностью от 10 до 15%.
2 / Оценка SoC с использованием метода счета кулонов
В отличие от метода OCV, этот метод может определять изменение состояния заряда во время использования батареи. Для проведения точных измерений не требуется, чтобы батарея находилась в состоянии покоя.
Кулоновский счетчик
Хотя измерение тока выполняется с помощью прецизионного резистора, могут возникать небольшие ошибки измерения, связанные с частотой дискретизации. Чтобы исправить эти предельные ошибки, счетчик кулонов повторно калибруется при каждом цикле загрузки.
Литий-ионный Состояние заряда (SoC) измерение, выполненное с помощью подсчета кулонов, допускает погрешность измерения менее 1%, что позволяет очень точно определять оставшуюся в батарее энергию. В отличие от метода OCV, подсчет кулонов не зависит от колебаний заряда батареи (которые вызывают падение напряжения батареи), а точность остается постоянной независимо от использования батареи.
ПРОВЕРИТЬ АККУМУЛЯТОР АВТОМОБИЛЯ?
Комплексная проверка аккумулятора
Далее будет рассмотрено:
Проверка аккумулятора
Проверка АКБ начинается с осмотра очевидных проблем, таких как уровень электролита; коррозия или обрыв кабеля; коррозия клемм и зажимов-контактов; обрыв ремня генератора; заледенение электролита; ослабление зажимов-контактов; грязная и мокрая крышка АКБ; протечки и трещины в корпусе АКБ, вздутие АКБ; повреждение проводов, клемм, зажимов
Если уровень ниже верхней части пластин нужно долить дистиллированной воды перезарядить аккумулятор, дать остыть до комнатной температуры и снова долить воды. Пластины должны быть покрыты электролитом для предотвращения сульфатации и внутреннего взрыва пластин. Какой должен быть уровень электролита смотрите обслуживание АКБ
Если электролит вытек из аккумулятора смотрите как долить электролит и отрегулировать плотность в ячейке.
Индикатор заряда аккумулятора
В современных стартерных аккумуляторах вмонтирован индикатор заряда аккумулятора. Он показывает уровень электролита, уровень заряда. Индикатор находится в одной ячейки и показания в других ячейках могут отличаться, показывает заряд в норме аккумулятора даже при падении уровня SoC ниже 25%. Индикатор показывает уровень электролита и полный разряд.
Индикатор аккумулятора
Работа индикатора аккумулятора основана на том же принципе, что и работа ареометра. Внутри индикатора есть погружная камера в электролит, внутри нее плавают два шарика красного и зеленного цветов. Красный шарик не тонет в жидкости, а зелёный шарик имеет массу 1 г.
Как проверить напряжение аккумулятора
Как проверить заряд аккумулятора мультиметром?
Проверка АКБ мултиметром поможет вам определить напряжение, уровень заряда и даже плотность. Аккумулятор не должен заряжаться или разряжаться в течении 4 часов, в противном случае удалите поверхностный заряд. Включите мульти метр в режим измерения постоянного напряжения (DVC), диапазон установите (в поле DVC на значение 20) выше максимального значения напряжения на заряженном аккумуляторе – 20 вольт. Далее подключите черный (COM) щуп мульти метра на минус аккумулятора, а красный (плюсовой) на плюс АКБ и посмотрите показания на дисплее мульти метра. Показания на дисплее со знаком минус говорят, что вы подключили полярность проводов мульти метра наоборот.
Для определения уровня заряда сравните показания на дисплее с Таблицей уровня заряда SoC. Не допускайте падение уровня заряда ниже 50%, это значительно сокращает срок службы аккумулятора.
В необслуживаемом сульфатированном аккумуляторе напряжение показывает выше чем на самом деле, поэтому следует провести тестирование нагрузочной вилкой для определения фактической производительности и емкости.
Поверхностный заряд
Поверхностный заряд появляется в следствие неравномерного распределения серной кислоты и воды вдоль поверхности свинцовых пластин. В результате заряда и разряда АКБ электролит проникает глубоко внутрь активного вещества, в следствии чего невозможно определить точную работоспособность аккумулятора. Напряжение будет больше реального.
Уровень заряда (SoC). Как проверить емкость аккумулятора автомобиля?
Уровень заряда (SoC) определяет количество заряда (оставшуюся емкость) в процентном соотношении от полного заряда, проверить заряжен ли аккумулятор автомобиля. Примерно проверить емкость аккумулятора мультиметром (смотрите показания в таблице). Глубина разряда (DoD) является инверсией уровня заряда (SoC) как показано ниже.
Чтобы узнать Уровень заряда (SoC):
Таблица уровня заряда SoC (разомкнутой цепи)
| Мало обслуживаемый Гибридный (Sb/Ca) или Стандартный (Sb/Sb) аккумуляторы | |||||||||
| Плотность электролита, г/куб.см | Напряжение, вольт | ||||||||
| Темпер-атура | |||||||||
градусов
Кальциевый
(Ca/Ca) аккумулятор
AGM/Гелевый VRLA (Ca/Ca) аккумуляторы
градусов
Измерение плотности АКБ ареометром дает более точный результат уровня заряда SoC, чем измерение напряжения. Комбинируя оба метода можно:
Как проверить плотность аккумулятора?
Ареометр
Ареометр не дорогой прибор и прост в использовании. Далее мы разберем, как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе
Смотрите выше Таблицу уровня заряда SoC
Схема использования ареометра
Использование ареометра:
Почему в аккумуляторе замерз электролит? При понижении заряда уровень сопротивления замерзанию снижается. Ниже приведена таблица
Температура замерзания электролита
при разнице SoC (уровня заряда) и DoD (уровня разряда)
процентов
градус
Тестирование под нагрузкой
Тестирование под нагрузкой имитирует резкое потребление тока в амперах, похожее на запуск двигателя при старте. Для проведения тестирования вам понадобится нагрузочная вилка. Ее цена довольно высока и поэтому рекомендуется проведение этого теста поручить автоэлектрику. Тестирование стоит не дорого, а в некоторых сервис центрах его проводят бесплатно.
Таблица теста нагрузочной вилкой
SOH Автомобильного аккумулятора с помощью pyren
В ней описывается метод мониторинга SOH (State Of Health) автомобильного аккумулятора. Есть еще одна популярная аббревиатура SOC (State Of Charge) которая используется для обозначения уровня заряженности аккумулятора, с ней все не так интересно. Для определения SOC достаточно отключить аккумулятор (лучше на пару часов), потом измерить напряжение на клеммах и температуру окружающей среды и по табличке найти плюс/минус количество процентов заряда. Фактически можно ничего не отключать, просто нужно убедиться, что тяжелых потребителей на аккумуляторе не было в течение предидущих часа/двух, и тогда мы не сильно ошибемся с процентами.
Выглядит эта табличка так:
Параметр SOH нужен для определения степени химической, необратимой деградации батареи.
Автор статьи предлагает определять степень «живости» аккумулятора по графику просадки напряжения во время прокручивания двигателя стартером.
По утверждению автора, у хорошего аккумулятора первый минимум на графике должен быть ниже второго
у плохого аккумулятора наоборот, второй минимум будет ниже первого.
Моему аккумулятору нет и года и я решил проверить на нем эту теорию. Вот что получилось и как я это делал:
В статье утверждается, что нужно делать измерения напряжения с частотой 200Hz. Такой частоты опроса с помощью ELM добиться сложно, но близкое значение получить вполне можно. Для этого нужно, либо написать отдельный скрипт, который будет опрашивать только значение напряжения, либо модифицировать меню одного из своих блоков в pyren так, чтобы в нем остался только параметр напряжения.
Я пошел по второму пути.
Сначала я проверил все свои блоки, в которых есть параметр с напряжением на быстродействие. Самым быстрым оказался ЭБУ двигателя. На скорости порта в 230400, он показывал время отклика в районе 5мс (почти 200Hz)
Затем я снял ограничение частоты опроса в pyren. Для этого нужно в файле mod_ecu.py найти строку
Теперь запускаем pyren, переходим в созданное нами меню с одним единственным параметром напряжения и запускаем двигатель.
Через пару секунд pyren останавливаем и смотрим что получилось в папке csv. У меня там оказался файл с длинным именем
Его непосредственно можно открывать и обрабатывать в exel. Вот, что у меня там получилось
Теперь подставляю свои данные в их формулы и получаю такой результат
Получается, что у меня коэффициент SOH = 1,712, а это вроде как очень даже много и мой аккумулятор очень даже еще живенький.
Для проверки всей этой теории нужно будет через годик эксперимент повторить.
(Но сначала нужно купить зарядник и подзарядить аккумулятор дома, т.к. видимо мой профиль езды не дает ему достаточно подзаряжаться в машине)
День спустя вспомнил, что в ELM встроен вольтметр. Не очень точный, требующий калибровки, но есть. По команде ATRV ELM возвращает значение напряжения на OBD разъёме с точностью 100 mV. Повторил эксперимент используя данные c ELM и получил очень похожий результат
Выходит, так можно получить достаточно точный результат не опрашивая блоки вовсе и метод будет совместим с любым автомобилем где есть разъём OBDII и при этом не нужно знать команд чтения напряжения с блоков.
Осталось убедиться что этот метод вообще работает )
Анализатор АКБ
Всем гаджетоманам привет.
Всегда было интересно узнать «здоровье» аккумулятора в машине, а сейчас, когда все друзья, знакомые и дети понакупали машин стало ещё интересней. И вот он, BAT-500, анализатор состояния любых автомобильных аккумуляторов и не только, купленный 11.11 за 1.2 рубля на Алиэкспресс. На просторах Drive2 да и на YouTube конкретно такой модели я не нашёл, поэтому небольшой обзор по девайсу, может кому то будет интересно.
Описание тех. характеристик прибора:
1. Тестер проверяет все свинцово-кислотные аккумуляторы, в том числе обычные свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом, батареи с технологией AGM с плоскими пластинами и AGM со спиральными пластинами, Гелевые батареи, и батареи EFB.
2. Определяет плохое состояние пластин.
3. Имеет защиту от обратной полярности при неправильном подключении к АКБ, при этом обратное, неправильное присоединение не повредит тестеру и не повлияет на транспортное средство и аккумулятор.
4. Может проверять не полностью заряженные батареи — в большинстве случаев нет необходимости полного заряда до момента тестирования.
5. Стандарт тестирования включают в себя в настоящее время большинство самых известных в мире стандартов: EN, DIN, CCA, BCI, CA, MCA, JIS, IEC, SAE, GB.
6. Поддерживает несколько языков (русский есть, но есть мелкие косяки интерфейса, не принципиальные)
7. Диапазон 100-800А
8. Проверка работы генератора и диодного моста.
9. У прибора есть USB разъём, предположительно для возможности печати результатов теста.
При подключении к компу девайс не определился, драйвера найти пока не смог. Так же предположительно внутри есть ещё один USB разъём для обновления прошивки (таковой есть у аналогов).
На девайс никакого мануала нет, китаец не дал, говорит и так всё понятно. В общем как обычно всё делаем методом научного тыка, благо прибор имеет защиту, не должен сгореть сам и навредить аккумулятору. Прибор не большой, вполне неплохо сделан. Очень порадовал качественный кабель с крокодилами.
Первыми были протестированы два промышленных свинцовых аккумулятора Panasonic находящихся под рукой дома. Аккумуляторы не сильно мощные, думал что вообще ничего не получится измерить, но к счастью всё получилось. На момент проверки они пролежали несколько месяцев без подзарядки (аккумуляторы почти новые), приведу данные по одному из них, т.к. данные схожие:
* Пусковой ток этих аккумуляторов не известен, т.к. они применяются в системах UPS, соответственно за номинал был принят минимально допустимый равный 100А.
SOН — показатель степени работоспособности батареи, ёмкость, max=100% ru.wikipedia.org/wiki/State_of_Health
SOC — уровень заряда, max=100%
en.wikipedia.org/wiki/State_of_charge
SOH-61%
SOC-53%
Напряжение батареи = 12.32B
Ток заявленный — 100А SAE
Ток измеренный — 70А
Вердикт — good battery
После подзарядки:
SOH-92%
SOC-98% (не дождался отключения зарядника, уверен что дошло бы до 100%)
Напряжение батареи = 12.92В
Ток заявленный — 100А SAE
Ток измеренный — 140А
Вердикт — good battery
Вывод: после подзарядки работоспособность батареи, её номинальная ёмкость и напряжение соответствует практически новой, как и есть в действительности.
режим — батарея снята с автомобиля:
SOH-86%
SOC-85%
Напряжение на клеммах батареи = 12.5В
Ток заявленный — 700А
Ток измеренный — 650А
Вердикт — good battery
режим — батарея во время зарядки (холостой ход + единовременно 5сек*2500об/мин):
SOH-97%
SOC-58% (не совсем понятно значение в данном случае, КПД генератора на ХХ что ли?)
Напряжение на клеммах батареи = 12.34В
Ток заявленный — 700А
Ток измеренный — 695А
Вердикт — good battery
Судя показаниям прибора батарея находится в хорошем состоянии, но надо разобраться с недозарядом. Так же генератор и диодный мост работают нормально. Не понятно назначение режимов перед/после зарядки.
Вот нашёл инструкцию к похожему девайсу, ссылка кому интересно: yadi.sk/d/nKdzBU7zzji5Q
Вот собственно и всё.
Нормальный тестер для дома, со своими плюсами и минусами, ну и конечно без притязаний на профессиональное использование.
Ну а цена вне конкуренции, за эти деньги разве что светодиодный индикатор купить можно.
Всем добра.