Как жара влияет на аккумулятор, и что поможет уберечь его от преждевременного износа
И зимние морозы, и летняя жара весьма негативно сказываются на «здоровье» свинцово-кислотных аккумуляторов. Ко всему прочему, с вводом ограничительных мер, связанных с пандемией коронавируса, водители стали меньше ездить, а время простоя автомобилей увеличилось. В таких условиях следить за состоянием аккумуляторной батареи нужно с особой тщательностью. Своими рекомендациями с читателями портала «АвтоВзгляд» поделились специалисты Bosch.
Первое, что влияет на срок службы аккумулятора — температурный режим эксплуатации. При высоки температурах, а летом под капотом автомобиля температура может в два раза превышать уличную, процесс саморазряда батареи протекает быстрее. А это, в свою очередь, ведет к ее преждевременному старению и выходу из строя.
Если при низких температурах зарядка и отдача энергии в батареи ухудшаются, то жара выступает катализатором химических процессов: часть жидкости в аккумуляторе становится паром, и поднимается вверх, оголяя пластины. А оставшийся раствор становится более плотным. В результате внутри АКБ образуется кристаллический налет, который снижает проводимость электрического тока. А далее, емкость и пусковой ток — падают ниже нормы. Ко всему прочему, в жару клеммы батареи окисляются быстрее, что так же мешает корректной работе аккумулятора и уменьшает срок его службы.
Чтобы снизить негативное влияние высоких температур, следует убедиться в целостности корпуса АКБ и клемм, которые не должны быть окисленными; а еще необходимо проверить степень зарядки аккумулятора, и если это необходимо, подзарядить его. Кроме того, водитель должен проверить работоспособность генератора и электрооборудования автомобиля, чтобы убедиться, что в движении батарея получает необходимый заряд. И, наконец, нужно убедиться в целостности термоэкрана (если такой установлен).
Если автомобиль не планируется эксплуатировать в течение длительного срока, то заряд аккумулятора нужно довести до 100%, и хранить его в прохладном, сухом месте.
Проводить техническое обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов нужно раз в год. При этом специалисты рекомендуют делать ТО даже необслуживаемому аккумулятору, в котором не требуется долив воды и контроль уровня электролита. Такие АКБ необходимо, как минимум, протирать от пыли и грязи.
Зарядка АКБ на морозе — можно ли это делать
Зимой автолюбители часто сталкиваются с проблемой, когда после морозной ночи двигатель не заводится, а стартер либо еле прокручивается, либо вовсе молчит. Поэтому становится вопрос, как избежать проблем с АКБ.
Падение заряда аккумулятора может привести к замерзанию электролита.
Почему заряд падает на холоде
По статистике более 50% водителей ездят с не до конца заряженным АКБ. При частных краткосрочных поездках уровень заряда может быть не более 30%. Если летом это не создаёт проблем, двигатель без проблем запускается, то при холодной погоде стартеру просто не хватит пускового напряжения. Чем ниже температура, тем быстрее падает заряд источника питания, соответственно требуется чаще его заряжать.
Больше половины водителей зимой ездят с аккумулятором, который не полностью заряжен, это около 30% зарядки. При работе мотора подзарядка идет сама по себе. Но чтобы аккумулятор подзарядился на полную мощность, необходимо, чтобы генератор беспрерывно работал в течение 30-40 минут, а в период холодов это время еще увеличивается.
Можно ли заряжать АКБ в зимнее время
Многие автомобили, особенно в городах, зимой проводят ночь на открытых стоянках. Это негативно влияет на уровень заряда в АКБ. Если не подготовить аккумулятор к сезону, со временем заряд падает, что может привести не только к проблемам с запуском двигателя, но к полному замерзанию электролита, что негативно скажется на состоянии свинцовых пластин, может привести к их разрушению.
Эксперты подтверждают, что можно заряжать аккумулятор на морозе, делать это нужно регулярно, чтобы не застать разряженный АКБ утром, когда нужно срочно ехать по делам. Идеально, когда есть возможность снять батарею, отнести её домой, зарядить в тёплом помещении при помощи зарядно-восстановительного устройства. Это позволит правильно вывести батарею из состояния глубокого разряда, оптимизировать плотность электролита под сезонные климатические условия.
Температура замерзания электролита.
Как правильно заряжать аккумулятор на морозе
Инструкция по эксплуатации рекомендует заряжать батарею при комнатной температуре. Оптимальные показатели для пластин и электролита – +20…+25°С. Но не у всех есть возможность поставить авто в гараж, снять АКБ на ночь для зарядки дома.
Можно заряжать аккумулятор при минусовой температуре, если придерживаться рекомендаций. Выбирать батарею с маркировкой «зимняя работа» (встроенная система обогрева, препятствующая замерзанию электролита). Если такой возможности нет, при зарядке рекомендуется первоначально прогреть аккумулятор повышенным напряжением (на 20% больше нормы) в течение 20-25 минут. Далее, снизить напряжение до минимальных значений.
Провода рекомендуется подключать сразу после поездки, когда прогретый двигатель будет поддерживать нормальную температуру под капотом. Таким образом, не потребуется подавать повышенный ток. Если у водителя есть зарядно-восстановительное устройство нового поколения, можно не контролировать процесс зарядки, оставить его на ночь.
В любом случае, заряжать АКБ можно, при морозах до -18°С, ниже данной температур зарядка не будет эффективной.
Проблема замерзания и разряда АКБ
Особенно плохо переносят мороз аккумуляторы кальциевого типа. В результате снижения температуры может произойти глубокий разряд. В результате пластины могут разрушиться, прийти в негодность. Если аккумулятор замёрз, его нужно снять с автомобиля, отнести в помещение с комнатной температурой, дождаться, пока он оттает. Ни в коем случае, нельзя ускорять процесс – это только ухудшит состояние пластин.
Чтобы понять, можно ли заряжать АКБ в мороз, можно обратиться спецификации для разных типов батарей:
- cвинцово-кислотные заряжаются при температуре -20… +50°С;
- NI-Cd NI-Mh – 0… 45°С;
- Li-LON –0… 45°С.
На потребительские характеристики влияет не только тип аккумулятора, но и плотность электролита. Если батарея обслуживаемая, рекомендуется готовить АКБ к зиме, повышая плотность электролита. На необслуживаемых источниках питания есть специальный индикатор, позволяющий понять текущее состояние. Если он горит зелёным, значит с батареей все хорошо, она не требует дополнительных действий. Когда в окошке виден чёрный, белый цвет, АКБ нужно зарядить, проверить плотность.
11 мифов о аккумуляторах
В этот раз поднимем очень актуальную в наше время тему — аккумуляторы. Текстовая версия для любителей почитать, как всегда под видео.
Аккумуляторы, пожалуй, самая больная тема современных гаджетов: вспомните, сколько раз вы включали режим энергосбережения, чтобы дотянуть до вечера, или судорожно искали розетку, чтобы девайс протянул хотя бы еще часик. А если сюда прибавить то, что за несколько лет активного использования аккумуляторы существенно теряют в емкости, то нет ничего удивительного в том, что появляется множество мифов, которые призваны продлить срок жизни батареи, но на деле или ничего не меняют, или делают только хуже. И сегодня мы поговорим о таких заблуждениях, многим из которых по паре десятков лет.
Миф №1. Аккумулятор нельзя разряжать до нуля процентов.
Один из самых популярнейших мифов: дескать, если вы будете постоянно разряжать смартфон с литиевым аккумулятором до 0%, то тот быстро начнет деградировать. Проблема тут в том, что люди путают 0 вольт и 0% — это абсолютно разные понятия: так, 0% на экране своего смартфона вы увидите при
3.5 В, а деградировать литиевая батарея начнет при снижении напряжения ниже 3 В. А опустить напряжение до такого уровня не даст умный контроллер, который заблаговременно отключит банку. Поэтому не стоит переживать, видя, что телефон полностью разрядился — это никак не повлияет на здоровье аккумулятора.
Миф №2. Оставлять телефон на ночь на зарядке = убивать его аккумулятор.
Еще один очень популярный миф, причем объясняют его двумя разными способами, и оба они неверны. Первое объяснение гласит, что аккумулятор может перезарядиться или перегреться. Разумеется, этого не происходит, так как контроллер заряда достаточно умный, чтобы отключать зарядку банок при
4.2 В на них, так что ночные взрывы батарей происходят в основном из-за неисправности именно электроники, а не самих аккумуляторов.
Второе объяснение говорит о том, что после того, как аккумулятор зарядится, он, разумеется, начнет разряжаться. Увидев некоторое падение напряжения, контроллер снова начнет его заряжать, и так всю ночь по кругу, увеличивая количество циклов перезарядки. На деле механизм действительно такой, за одним важным но: в большинстве случаев контроллер начнет снова заряжать батарею, только если она разрядится больше чем на 5-10%. С учетом того, что обычно устройства за остаток ночи теряют от силы пару процентов заряда, можно не беспокоиться о здоровье их батарей.
Миф №3. Как только аккумулятор наберет 500/1000 циклов перезарядки, его обязательно нужно менять.
Не самый частый миф, но все же временами он встречается. По сути он вообще не имеет под собой ни физического, ни химического объяснения: все банально сводится к тому, что некоторые производители гаджетов (например, Apple) рекомендуют менять аккумуляторы спустя некоторое количество циклов перезарядки.
На практике же чем больше циклов, чем больше электроды окисляются и коррозируют, тем самым уменьшая максимальный ток и емкость батареи. При нескольких сотнях циклов эти изменения становятся уже заметными — теряются десятки процентов емкости, а при низком заряде смартфон может неожиданно выключиться. Но, опять же, это абсолютно не опасно — просто некомфортно.
Миф №4. Пользоваться нужно только оригинальными зарядками.
Вспомните новости о сгоревших или взорвавшихся аккумуляторах. Что обычно там пишут? То, что использовалась неоригинальная зарядка — да, вот так и рождаются мифы. На деле смартфону, разумеется, абсолютно без разницы, откуда брать ток — от оригинального зарядника, от стороннего, от двух проводков, касающихся нужных контактов в разъеме или от лабораторного блока питания.
Тут играет огромную роль именно качество зарядного устройства: оригинальные обычно проходят множество проверок и являются безопасными, чего не скажешь о купленных в переходах адаптерах за 50 рублей: они могут и напряжение завышать, и ток, иметь недопустимый уровень пульсаций и т.д. Поэтому не важно, оригинальный зарядник вы используете или нет — главное, чтобы он был качественным.
Миф №5. Использование аккумулятора на морозе сильно ему вредит.
Думаю, многие сталкивались с тем, что на морозе смартфон начинает разряжаться быстрее и даже выключаться, что наталкивает на мысль, что батареям это неполезно. На деле все очень просто: электролит в аккумуляторах — это водосодержащий гель, а вода, как известно, замерзает при отрицательных температурах, выводя из работы часть банки, в результате чего она оказывается неспособна выдать нужный для работы ток, напряжение просаживается и контроллер начинает считать это разрядом, и при падении напряжения ниже критического банально выключает смартфон.
Но, разумеется, это не на всегда — при вносе устройства в теплое помещение аккумулятор вернет себе исходную емкость, разве что потеряет часть заряда. Поэтому можете смело использовать гаджет на морозе, его аккумулятору это не навредит — правда, стоит учитывать, что потом, при отогревании устройства, внутри может образовываться конденсат, и вот он уже вполне может убить любимый смартфон или планшет.
Миф №6. При повреждении аккумуляторы загораются и взрываются.
Наверное, многие видели эффектные ролики на YouTube, где проткнутые батареи красиво и ярко горели, и даже взрывались. Реальность же, как обычно, сурова — современные аккумуляторы в гаджетах делают максимально безопасными, и в самом худшем случае, сгибая и протыкая батарею, вы лишь почувствуете некоторый нагрев и увидите легкое тление.
Разумеется, я не призываю все бросать и идти играться с аккумуляторами, и тем более не буду описывать способы, которые гарантированно заставят их загореться — я лишь скажу, что сделать это достаточно сложно, и в бытовых условиях поврежденный аккумулятор едва ли несет за собой серьезную угрозу, так что не стоит его кидать на пол и с криками «мы все умрем» убегать из квартиры.
Миф №7. Выключение Wi-Fi или Bluetooth продлит время автономной работы.
Достаточно распространенный миф, который кажется логичным — ведь не даром тот же Wi-Fi роутер может греться, когда вы качаете торренты. На практике устройства связи практически всегда находятся в состоянии сна, и работают только тогда, когда нужно передать какие-либо данные. Поэтому не стоит выключать Wi-Fi на смартфоне, уходя из дома — без использования соединения модем будет потреблять минимум энергии, и вполне возможно, что даже меньше, чем потребуется на его повторного включения в будущем. В итоге, в лучшем случае, за сутки отключение того же Bluetooth может сэкономить вам пару процентов заряда — однако, согласитесь, это явно не то, о чем вы мечтали, читая гайды по продлению автономности вашего смартфона.
Миф №8. Всегда перед зарядкой нужно полностью разряжать аккумулятор.
Забавно, но этот миф диаметрально противоположен первому из списка — и, к слову, он действительно имеет под собой химическое объяснение, правда оно не работает для современных литиевых батарей. Все дело в том, что пару десятилетий назад были сильно распространены никель-кадмиевые аккумуляторы, которые обладали эффектом памяти. Иными словами, если вы начинали заряжать не разряженную полностью батарею, то ее емкость снижалась.
У литиевых аккумуляторов эффект памяти минимален, поэтому заряжать их можно с любого и до любого уровня заряда. Правда, все же раз в несколько месяцев имеет смысл разрядить гаджет в ноль и зарядить на 100% — это откалибрует батарею и позволит контроллеру более точно показывать уровень заряда.
Миф №9. Вздувшийся аккумулятор опасен — его нужно немедленно выкинуть.
Во-первых, аккумуляторы выкидывать нельзя — они как минимум серьезно загрязняют окружающую среду. Во-вторых, если не эксплуатировать эту батарею дальше, то она ничем не опаснее обычной пальчиковой батарейки.
Почему же аккумуляторы вздуваются? При химической реакции, которая, собственно, и питает ваши гаджеты, происходит частичное разложение электродов и электролита с образованием газа. Конечно, этот процесс обычно идет крайне медленно, и, если аккумулятор не бракованный, вздутие можно увидеть лишь при 1000 и больше циклах перезарядки, и то не всегда. Разумеется, если такой аккумулятор дальше не эксплуатировать, то газ больше появляться не будет, и он не взорвется. Часть аккумуляторов оборудованы клапанами, чтобы его стравливать, но даже если их нет — просто аккуратно отключите батарею и сдайте ее в специальный приемный пункт в вашем городе.
Некоторые умельцы аккуратно протыкают аккумуляторы, стравливают газ и продолжают их использовать — лично я не рекомендую это делать, ибо разгерметизация чревата дальнейшими проблемами, да и оставшаяся полезная емкость зачастую будет достаточно низкой.
Миф №10. Как только гаджет покажет 100% заряда, его нужно отключать от сети.
Этот миф обычно следует сразу после второго в нашем списке, и, казалось бы, он имеет смысл — раз 100% горит, значит батарея заряжена, и нечего ее дальше «насиловать». На деле аккумуляторы давно уже заряжаются хитро: обычно где-то до 80% идет быстрый заряд, зачастую за полчаса-час. А вот дальше, дабы продлить срок жизни батареи и не допустить перегрев, она начинает заряжаться малыми токами, даже если горит 100% — правда, очень и очень медленно, но все же это зачастую может дать вам еще с полчаса работы, что может быть важно.
Миф №11. Быстрая зарядка убивает аккумуляторы.
Миф достаточно современный, что не удивительно, ведь технологии быстрой зарядки появились относительно недавно. Адепты этого мифа говорят о том, что большой ток быстро приведет батарею в негодность, и, сюрприз — они правы. Вопрос только в том, насколько большим должен быть ток.
На деле современные литиевые батареи могут заряжаться до 80% емкости токами в 0.7-1С, где С — это емкость аккумулятора. Иными словами, если в вашем гаджете стоит аккумулятор емкостью в 3500 мАч, то его можно заряжать током аж до 3.5 А. А если ячеек, например, две, как в смартфонах от OnePlus или многих планшетах и ноутбуках, то допустимый ток будет аж 7 А — в 7 раз больше, чем у стандартного зарядника для iPhone.
Разумеется, обычные быстрые зарядки до таких токов не доходят — так, если брать популярный USB Power Delivery, то для зарядки смартфонов он предлагает три режима: 5 В/2 А (10 Вт), 12 В/1,5 А (18 Вт), 12 В/3 А (36 Вт). Как видите, даже самый продвинутый из них имеет ток всего 3 А, что можно считать безопасным уровнем для флагманских смартфонов с аккумуляторами на 3500-4000 мАч.
В результате можно сказать, что современные литиевые аккумуляторы — достаточно надежные и безопасные продукты, способные без сбоев работать пару лет: об этом отлично говорит тот факт, что на миллиарды проданных смартфонов случаев их возгорания по вине батарей практически нет. Конечно, бывают технологические недоработки, как в том же «бомбическом» Galaxy Note 7, но даже там на миллионы проданных гаджетов случаев пожара было всего несколько десятков.
Хрень бестолковая. Где это автор видел электролитические аккумуляторы в телефонах?
Миф №последний. Здесь написана истина в последней инстанции.
Подключение wi-fi реально экономит энергию так телефон постоянно пытается найти сеть. Говорить о том, что wi-fi не тратит энергию в этот момент какое-то непонимание процесса.
Вообще, для понимания того, как аккумулятор работает рекомендую прослушать лекцию на эту тему на открытом образовании
Прочитал первый миф. На самом деле это не хуя не миф.
Исследование говорят, что дольше всего батарея прослужит при использовании ее от 30 до 80%.
Вот тока я манал такие заморочки, проще новую купить.
Причины указаны в мифе не верные, но доводить до нуля или де, как в мифе два до 100% ночью — вредно.
Батарейки для взрослых. Как деградирует аккумулятор электрокара
Автомобили на электричестве неплохо проявили себя в качестве альтернативы транспорту с ДВС, перестав быть чем-то из области научной фантастики. Даже среди белорусских водителей есть немало тех, кто сумел ознакомиться с особенностями эксплуатации подобной техники.
Те, кто не первый год интересуется электромобилями, знают, что слабым местом этих машин являются накопительные батареи, от емкости которых зависит запас хода авто. И пока инженеры всего мира бьются над тем, чтобы этот показатель увеличить, bamper.by расскажет, почему батареи электрокаров изнашиваются.
Мировые исследования
Несмотря на то что серьезное промышленное развитие электромобилей началось в 2010 году, проблемы, с которыми столкнулись при реализации данной технологии, с тех пор так и не были решены. Аккумулятор электромобиля, безусловно, прибавил в ёмкости, но по-прежнему остается самой дорогой его деталью. Производители авто на электрическом ходу, среди которых безусловным лидером является Tesla, заявляют, что в среднем срок «жизни» блока литий-ионных аккумуляторов составляет 8 лет или 150-200 тысяч километров пробега (в зависимости от марки). Впрочем, это не значит, что, достигнув таких показателей, батарея окажется недееспособной.
Компания Geotab Inc. собрала и проанализировала данные статистики эксплуатации 6300 электромобилей, принадлежащих как юридическим, так и физическим лицам. Общий объем исследования перевалил за 1.800.000 дней. Результаты данного анализа позволили ответить на ряд вопросов, замалчиваемых производителями, а именно: сколько фактически может проработать батарея электрокара, из-за чего падают ее характеристики и при каких условиях эксплуатации износ будет оптимальным? Давайте разбираться.
Деградация батареи
К сожалению, для электромобиля это естественный процесс, при котором уменьшается объем заряда, хранимый и выдаваемый АКБ. Как правило, аккумуляторы электромобилей могут выдавать больше мощности, чем нужно силовому агрегату, поэтому деградация проявляется в виде снижения его емкости.
Степень работоспособности аккумулятора оценивается таким показателем, как SOH (State Of Health). Он измеряется в процентах и обозначает остаточную емкость батареи. В процессе исследования ученые выяснили, что SOH не имеет единой формулы исчисления и пороговой величины, после прохождения которой аккумулятор будет считаться нерабочим, – все индивидуально и зависит от конкретного разработчика.
Данную величину следует отличать от «запаса хода» (дистанции, что машина может проехать на выдаваемых кВт*ч), который постоянно меняется в зависимости от уровня заряда, рельефа местности, использования вспомогательных систем, стиля вождения, количества пассажиров и веса перевозимого груза.
Деградация батареи электрокара зависит от таких факторов, как время, бренд-изготовитель, конструктивные особенности, работа на высоком и низком уровне заряда, интенсивность эксплуатации (количества циклов зарядки), высокие температуры, высокие токи. Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.
Время эксплуатации
Следует сразу отметить, что износ батарей происходит медленно. Анализ более 6000 моделей электромобилей показал, что деградация их АКБ не так велика, чтобы обращать внимание на заявленный производителем срок службы. Как оказалось, аккумуляторы отличаются живучестью, и если такая динамика будет сохраняться, то большинство из них переживет сами автомобили.
Конечно, батареи «стареют», поэтому, если в техпаспорте вашей Tesla Model 3 указан 2014 год выпуска, следует ожидать, что емкость ее батареи будет отличатся от первоначальных показателей. Однако средняя деградация по всем маркам и моделям не превышает 2,3% в год. Таким образом, покупая электромобиль с запасом хода 200 километров, за 5 лет вы потеряете всего 23 километра, что вряд ли доставит серьезные неудобства.
Некоторые пользователи считают, что деградация батареи происходит линейно, то есть емкость АКБ снижается постепенно через равные промежутки времени. Это не совсем так. Поначалу происходит относительно резкое падение, которое затем постепенно замедляется. В конце срока службы батареи происходит еще одно заметное снижение емкости.
К счастью для автовладельцев, лишь немногие изученные батареи достигли той точки, в которой наблюдается резкое снижение емкости. По этой же причине пока невозможно точно сказать, в какой момент оно начинается.
Производитель и конструкция
Даже по заявленным характеристикам новых моделей электрокаров очевидно, что разные батареи по-разному ведут себя с течением времени, а зависит это от конкретного бренда и года выпуска машин. Так, сравнение продукции различных марок показало, что, помимо прочего, на износ батареи влияет химический состав и управление температурой аккумуляторов.
Несмотря на то что во всех современных электромобилях используются литий-ионные батареи, их химический состав отличается (одно из заметных отличий – материалы электродов). А от этого напрямую зависит реакция аккумулятора на нагрузки. Кроме химического состава ячеек способы контроля температуры в разных авто также могут отличаться: в одних батареи нагреваются и/или охлаждаются за счет воздуха, в других – с помощью жидкости.
Если сравнить Tesla Model S с жидкостной системой охлаждения и Nissan Leaf с его пассивной системой воздушного охлаждения (обе модели 2015 года впуска), мы увидим, что за год средний показатель деградации у Nissan составит 4,2%, тогда как у Tesla он не превысит 2,3%. Таким образом, контроль температуры батареи является одним из способов защиты от потери емкости.
Работа на высоком и низком уровне заряда
Еще одна причина, по которой аккумуляторы разных производителей имеют разную «живучесть», – отличие в способе контроля SOC (уровень заряда). Эксплуатация почти полностью заряженной/ разряженной батареи также влияет на ее состояние. Чтобы снизить это влияние, многие производители добавляют буфер, блокирующий доступ к крайним областям аккумулятора.
Помимо использования защитных буферов в верхней и нижней частях диапазона аккумуляторов многие производители также ограничивают ежедневную зарядку показателем ниже 100%. Это значит, что батарея на полной зарядке не является заряженной на 100%, а при 0% – полностью разряженной.
Многие автовладельцы даже не догадываются о том, что не имеют доступа к самому нижнему порогу диапазона SOC, – эта мера безопасности также помогает замедлить деградацию батареи.
Следует заметить, что из-за периодических беспроводных обновлений ПО размер буфера может меняться время от времени. Такую ситуацию заметили некоторые владельцы Tesla в 2019 году. Жалобы на снижение запаса хода дошли до производителя, и он подтвердил: причиной стало обновление, направленное на «защиту батареи и продление срока ее службы».
Для справки: ограничение доступа к крайним областям диапазона не только продлевает «жизнь» аккумуляторам, но и повышает безопасность вождения. При почти полной зарядке/разрядке батарея не способна получать и выдавать возможный максимум энергии, что напрямую влияет на поведение машины и ее управляемость.
Эксплуатация и циклы зарядки
Распространенным заблуждением является уверенность в том, что частая эксплуатация электромобиля отрицательно влияет на емкость батарей. Это не так.
Судя по результатам анализа, активная езда оказывает незначительное влияние на деградацию батарей, а значит, переживать на этот счет не имеет смысла. Если постоянно не превышать стандартный дневной пробег, повышенного износа аккумулятора не будет. А вот тем, кто при этом пользуется быстрыми зарядками, следует задуматься, однако об этом мы поговорим чуть ниже.
Типы зарядок и высокие токи
Помимо всего прочего, при анализе были учтены и типы зарядки, используемые для электромобилей.
Североамериканские зарядные станции оборудованы зарядками трех основных типов:
• Тип 1 (Level 1) – 120 вольт, обычная домашняя зарядка;
• Тип 2 (Level 2) – 240 вольт, вариант для личных и корпоративных авто;
• DCFC – быстрая зарядка с постоянным током.
В большинстве европейских стран выделяют зарядку переменным током (аналог Level 2 в Северной Америке) и постоянным (DCFC). И хотя оптимальным видом зарядки электромобиля считается использование Level 2, разница между первым типом и вторым не такая уж большая.
А вот тем автолюбителям, кто часто пользуется быстрой зарядкой, стоит поостеречься. Именно ее постоянное применение ведет к гораздо более заметному ускорению деградации. Чтобы зарядить аккумулятор быстрее, используются более высокие токи, приводящие к повышению температуры. И то и другое сильно перегружает батарею. Многие производители советуют ограничить число быстрых зарядок в месяц, чтобы продлить жизнь аккумулятору.
Подведем итоги
Чтобы избежать преждевременной деградации батареи вашего авто, достаточно придерживаться этих нехитрых правил.
Избегайте простоев авто с полностью заряженной или полностью разряженной батареей. В идеале SOC (уровень заряда) должен находиться в пределах от 20 до 80%, особенно при длительных перерывах в эксплуатации. Заряжайте аккумулятор до предела только перед дальней поездкой.
Помните, что активная эксплуатация не является проблемой, поэтому не нужно бояться частой езды. Длительные простои в гараже не очень полезны для электромобиля, а регулярные поездки, напротив, не причиняют никакого вреда.
Постарайтесь свести к минимуму число быстрых зарядок от постоянного тока (DCFC). Иногда они неизбежны, но для ночной «подпитки» авто обычно достаточно и более «легких» вариантов.
Мы не можем контролировать климат, но надо стараться избегать сильной жары. Например, выбирать места в тени на парковке.
Наконец, не стоит слишком сильно беспокоиться по мелочам. Современные электромобили оснащены хорошими батареями, а небольшая потеря емкости вряд ли как-то повлияет на ваши повседневные поездки. У электромобилей много достоинств, и на этот маленький недостаток можно просто закрыть глаза.
И снова про электроавтомобили, вопрос
Собственно езжу в настящее время на подключаемом гибриде.
И вот какой вопрос не даёт мне покоя:
В авто есть несколько режимов езды, в том числе «PURE» то есть на чистом электричестве, и «HYBRID» — где батерее помогает в случае необходимости ДВС (ну или наоборот).
При выборе каждого режима компьтер вичисляет, примерно на какое количество километров хватит зарядки батереи.
При выборе гибридного (то есть смешанного, по моему пониманию) режима, дисплей показывает 40 км:
А при выборе чисто батарейного привода, почему-то аж 45!:
Что по моему разумению совсем уж нелогично! Получается на чистой батарее можно уехать дальше чем на батарее+ДВС.
Есть идеи, почему так происходит?
Проект Семь пятниц на неделе #119. Сегодня праздник популярных заблуждений.
Я практически уверен, что мой читатель не страдает всей этой антинаучной фигней, но все же стоит уточнить: кактус не защитит вас от «компьютерной радиации»; человек использует весь свой мозг, даже те, кто читает спидинфо; воду можно кипятить сколько угодно раз; кипяченую воду можно разбавлять накипяченной; бык не реагирует на красный, он вообще не различает цветов; страусы не зарывают голову в песок; у луны нет никакой «темной стороны», есть только невидимая; нельзя садиться за руль в пьяном состоянии; Ахиллес конечно же обгонит черепаху , а весь парадокс про попытку узнать на каком шаге он это сделает.
Я каждый день с 8 февраля рисую по комиксу, связанному с событием произошедшим в эту дату, когда она была пятницей! Если хотите поддержать меня, то вот — http://desvvt.art/
У англичанина в доме лопнул аккумулятор электросамоката
Шум на фотографии не зависит от размера сенсора
Я постоянно слышу фразы:
Так ли это на самом деле? И когда польза от фуллфрейма действительно есть.
FF меньше шумит?
В некоторых случаях FF действительно может дать пользу в виде более чистых снимков.
Это происходит при определенных условиях. Давайте разберемся, при каких.
Во-первых, нужно понять, чем отличаются FF и APS-C камеры. Главная и единственная характеристика формата кадра — размер светочувствительного элемента (в современных цифровых камерах это CMOS-сенсор или как еще говорят — «CMOS-матрица»).
Фактические размеры могут немного отличаться в различных камерах. Давайте возьмем для примера две камеры Nikon — D850 (FF) и D500 (APS-C). Размеры их сенсоров соответственно: 35,9х23,9 и 23,5х15,7 в миллиметрах. Кроп-фактор округленно равен 1,5.
Как можно заметить, ширина APS-C меньше, чем высота FF! И если APS-C повернуть на 90 градусов, то можно поместить два таких сенсора на площадь FF и еще останется место!
Площадь FF матрицы в 2,33 раза больше, чем площадь APS-C матрицы.
Диагональ FF матрицы в 1,52 раза больше, чем диагональ APS-C матрицы. Именно этот параметр называют кроп-фактором.
Как это всё влияет на снимки?
Давайте взглянем на пример.
Условимся, что этот снимок сделан на фуллфрейм камеру. Тогда как же будет выглядеть снимок на APS-C в точно таких же условиях? Вот так:
“О! Увеличилось фокусное расстояние”, — скажут многие. “Нет, не увеличилось”, — скажу я им.
В данном случае увеличилось “эквивалентное фокусное расстояние” (ЭФР). Термин очень скользкий и часто вводит в заблуждение. На самом же деле это понятие позволяет оценить только итоговый угол обзора, но никак не фокусное расстояние объектива.
Да, при увеличении фокусного расстояния сужается угол обзора, если размер сенсора не меняется. Но при изменении размера сенсора, фокусное расстояние объектива остается неизменным, несмотря на изменение угла обзора! Об этом я подробно расскажу в следующем посте.
Для наглядности рамкой выделен участок, который будет соответствовать APS-C сенсору.
Для понимания нужно усвоить один тезис: “при равных технологиях и равных размерах пикселя, две матрицы будут обладать одинаковым уровнем шума при просмотре снимка со 100-процентным масштабом кадра”. Заметьте — ни слова о размере сенсора! Почему? Фоточувствительные элементы матрицы не знают о существовании “соседей”! Никаким магическим образом 20 миллионов пикселей, что окружены пятнадцатью миллионами других пикселей, не станут работать лучше тех, которые работают в одиночку!
И таких рассуждений можно встретить на форумах в сколь угодно больших объемах. Для тех, кто “учил в школе немецкий” — первый человек говорит, что многие из его знакомых используют Nikon D500, чтобы увеличить потенциал телеобъектива. (Об это в следующей посте.)
Другой пишет, что если кропнуть кадр с фуллфрейма до размера APS-C, то потеряется “преимущество фуллфрейма в 1 ступень ISO”.
Непонимание базовых принципов работы сенсоров приводит к тому, что некоторые люди покупают D500 и D850 вместе для съемок дикой природы из-за разницы в «1 стоп шума».
Давайте разберемся, так ли это.
Возьмем две матрицы. Одна имеет размер 100х100 см. Другая — 1х1 см. В остальном они одинаковые в плане технологии и плотности пикселей. Предположим, что существует объектив, который позволяет получить изображение, используя обе эти матрицы.
Используя этот объектив, делаем два кадра с одной и той же точки, но на разные матрицы.
Из большего изображения вырезаем часть, соответствующую картинке, полученной центральным участком, размером 1х1 см.
Сравниваем с целым кадром матрицы 1х1 см.
Картинки будут на 100% идентичны по уровню шума.
Аналогичный результат получится, если матрицу 100х100 см заклеить непрозрачным материалом и оставить лишь окошко 1х1 см в центре. Матрица не обидится на вас и не станет работать хуже на этом квадратном сантиметре! Вы просто потеряете часть информации с участка вокруг этого квадрата.
Это всё равно, что подойти к распечатанной фотографии, висящей на стене и закрасить её, оставив прямоугольник ровно в её центре. Да, фотография поменяется. Но та часть, которая осталась не закрашенной, будет ровно такой же, какой была до покраски!
Строго говоря, матрицу большего размера сложнее охлаждать и это может привести к более “шумному” результату. Но зачастую это заметно лишь при техническом анализе в лабораторных условиях. Или при съемке в условиях крайне низкой освещенности. Например, в астрофотографии.
В каком случае FF будет действительно менее шумным?
Возьмем для примера две матрицы, которые идентичны во всём, кроме размера — одна FF, другая APS-C. Важно: одинаковой должна быть плотность пикселей, а не их количество!
Сделаем два кадра с одной и той же точки, с использованием одного и того же объектива. Условия освещенности, температура воздуха и прочее остаются неизменными. Естественно, параметры экспозиции должны быть одинаковые. Какие различия мы увидим?
Если обрезать итоговый кадр с FF до размера APS-C, то получатся две одинаковые на 100% картинки! Никаких на “1 стоп меньше шума”! Просто одинаковые во всех отношениях кадры.
В данном случае кадрирование имеет ровно такой же эффект, какой имело бы физическое уменьшение размера матрицы. Если уж совсем просто сказать: отломав от FF матрицы лишние пиксели и сделав её по размеру равной APS-C матрице, вы получите… APS-C матрицу! Абсолютно идентичную по свойствам той, которая изначально была задумана таковой. Конечно, если у вас получится сохранить её работоспособность 🙂 Я снова повторяюсь, но хочу, чтобы вы поняли эту идею.
Это происходит потому, что независимо от размера сенсора, на одни и те же участки фокальной плоскости падает «один и тот же свет», если всё прочее оставить неизменным. Только маленький сенсор захватывает меньшую часть света, а больший сенсор — большую. Логично же?!
Так как же заставить FF меньше шуметь, но при этом не тронув остальные аспекты картинки? Очень просто. Нужно скомпоновать кадр так, чтобы он полностью соответствовал по углу обзора и перспективе кадру с APS-C.
Для этого нужно использовать объектив с иным фокусным расстоянием, и с аналогичным значением относительного отверстия. Сможете ли вы сами догадаться, чему должно равняться фокусное расстояние такого объектива? Вспомните про ЭФР, о котором говорилось выше. Да, нужно взять объектив с ФР, равным пресловутому ЭФР.
Например, снимок на APS-C был сделан через объектив 50 мм f/1,4. Тогда для соблюдения условий нам понадобится объектив 75 мм f/1,4. Он даст точно такой же угол обзор, что и был на первом снимке. (При условии, что кроп-фактор равен точно 1,5).
За счет сохранения диафрагменного числа на прежнем уровне, мы получаем аналогичное количество фотонов на единицу площади. Но площадь FF матрицы больше площади APS-C матрицы. Значит общее количество квантов света увеличилось. И этот свет собран ровно с того же объекта и в том же масштабе, что и в первом случае.
Увеличение общего количества света никаким образом не сказывается на абсолютном уровне шума. А значит и соотношение сигнал/шум (SNR) растет. Полезного сигнала стало больше и он “задавил” шум. Итог: визуально менее шумный снимок.
(Получившийся снимок будет отличаться в плане ГРИП и боке. Но речь сейчас про шум.)
Но за счет чего увеличилось общее количество света?
Как говорят клетки нашего организма: “Давайте займемся делением!”. Делить мы будем фокусное расстояние объектива на диафрагменное число. В ответе мы получим диаметр входного зрачка объектива.
. Чем больше диаметр входного зрачка объектива, тем больше света он собирает.
Не нужно путать диаметр передней линзы с диаметром входного зрачка. В многолинзовых оптических схемах это совсем не одно и то же.
Строго говоря, нужно считать площадь входного зрачка, но т.к. подавляющее большинство объективов имеет круглые линзы, то для простых сравнений можно обойтись и диаметром.
Так почему же я приплел сюда объективы, если речь идёт о форматах матриц?
Дело в том, что больший размер матрицы лишь позволяет добиться условий, при которых два снимка будут отличаться по шуму (и только по шуму) при прочих равных. Даёт больше возможностей. Но само по себе это не происходит при изменении размера матрицы. А реальное изменение происходит из-за объектива, а не размера матрицы.
Именно объектив собирает свет от объекта съемки. И размер матрицы никак на это повлиять не может!
Да, если использовать один и тот же объектив на FF и APS-C камерах, то FF сенсор соберет больше света в абсолютном значении. Но от интересующего вас объекта в обоих случаях придет одинаковое количество света. Что не решает задачу уменьшения шума. Если же вы хотели получить больший угол обзора — вы добились своего.
Представьте, что вы ждёте дождь, чтобы он полил огород. Вам не важно, будет ли дождь идти над всей деревней, над вашим и соседними участками одновременно или только над вашим. Главное, чтобы он полностью захватил ваш участок. А эффективность полива будет зависеть от интенсивности дождя над вашим огородом.
Общая площадь осадков — аналог размера сенсора. Интенсивность дождя — интенсивность света или количество фотонов на единицу площади.
Возьмем обратный пример. Попытаемся получить полностью одинаковые снимки (в плане угла обзора, перспективы и уровня шума) с использование FF и MFT (кроп-фактор 2, для пущей наглядности).
Сделаем кадр на FF и объектив 20 мм f/1,4.
Чтобы получить аналогичный угол обзора на MFT-камере, нам понадобится объектив с ФР 10 мм. Что касается относительного отверстия, то здесь нужно компенсировать размер матрицы. Ведь нам нужно набрать точно такое же общее количество света. Иначе сигнал/шум не будет соответствовать фуллфрейму.
Давайте снова делить. И здесь снова всё просто. Вычисляем диаметр входного зрачка объектива 20 мм f/1,4:
Для MFT нужно получить такой же диаметр входного зрачка, чтобы собрать такое же общее количество света, что и FF. Объектив с ФР в 10 мм будет обладать диаметром входного зрачка в 14,29 мм только в том случае, если на нем будет стоять справедливая маркировка “f/0,7”. Здорово, правда?! Но есть один нюанс! Такой объектив не существует! А если и появится когда-нибудь, то будет стоить космических денег.
Для запредельной наглядности можно сравнить Full Frame с камерой смартфона.
Основная камера моего смартфона обладает сенсором с размером 8х6,4 мм (1/2″). Кроп-фактор 5,41.
Объектив этой камеры: 4,77 мм f/1,75.
Диаметр входного зрачка: 4,77 / 1,75 = 2,73 мм
ЭФР: 4,77 * 5,41 = 25,8 мм
Следовательно, чтобы получить аналогичный угол обзора на FF-камере, нужно взять объектив 25,8 f/1,75. Точно такой объектив в реальности найти сложно, но близкие по значению объективы вполне доступны. Но мы будем оперировать именно расчетными данными.
Осталось посчитать диаметр входного зрачка:
25,8 / 1,75 = 14,74 мм,
что в 5,41 раза больше диаметра входного зрачка камеры смартфона!
Но это еще не весь масштаб трагедии. Общее количество собранного света зависит не от диаметра, а от площади входного зрачка!
Оные равны соответственно 5,84 мм^2 и 170,7 мм^2. Разница в 29 раз!
В 29 раз больше света собирает объектив FF-камеры при том же угле обзора, что и камера смартфона! Именно поэтому смартфоны никогда не догонят реальное качество фотографий с полноценных камер. Вычислительная фотография это хорошо, но против физики не попрёшь.
Ради интереса можно посчитать, на каком значении диафрагмы нужно сделать кадр на FF, чтобы он опустился по количеству света до уровня смартфона. При ФР в 25,8 мм, относительное отверстие нужно выставить на значение 9,45, оставив параметр выдержки на прежнем уровне.
А чтобы поднять смартфон до уровня FF, нужен объектив с пометочкой f/0,32.
Таких объективов, как ни трудно догадаться, не существует. И, к сожалению, даже если и появятся вопреки всем законам оптики, сенсор смартфона не выдержит такого потока света и кадр получится полностью пересвеченным. Но это уже совсем другая история (см. full well capacity).
Среди некоторых фотографов распространено мнение, что сокращение дистанции до объекта съемки в два раза, полностью аналогично использованию объектива с вдвое большим фокусным расстоянием (или зум-объектива на соответствующем ФР). Это неверно. При изменении расстояния до объекта меняется перспектива. Поэтому в полной мере компенсировать малый размер сенсора таким образом не получится.
Просмотр и печать
Как вы знаете по своему опыту, при просмотре снимка не в 100%-ом масштабе, он выглядит менее шумным. И это действительно так. При масштабировании происходит «усреднение» значений каждого пикселя изображения с соседними, что приводит к уменьшение шума.
Если стоя на одном месте снять одну и ту же сцену на один и тот же объектив, но на разные по размеру матрицы, то распечатанные в одном размере снимки будут выглядеть по-разному. Внезапно, да? «Попиксельный» уровень шума кадра с большей матрицы будет меньше, чем на кадре с меньшей матрицы. Т.к. произойдет то самое «усреднение».
Но снимок с большей матрицы захватит больший угол. То есть, в кадре будут те объекты, которых вообще нет на кадре с меньшей матрицы.
Если размер печати снимка, сделанного на меньшую матрицу, уменьшить пропорционально разнице в размерах матрицы, то и «попиксельный» уровень шума обоих кадров будет одинаковый.
Как вы поняли, это лишь следствия из того, что было сказано ранее. Но для полноты картины посчитал нужным объяснить.
— Невозможно с использованием одного объектива и двух матриц различного размера получить на 100% одинаковые снимки:
— Если делать кадры с одной точки, то будет отличаться угол обзора
— Если с камерой с меньшей матрицей отойти назад так, чтобы углы обзора сравнялись, то будет отличаться перспектива
— Если на камере с меньшей матрицей использовать объектив с пропорционально уменьшенным фокусным расстоянием и тем же относительным отверстием, что и у объектива на камере с большей матрицей, то общее количество света будет меньше на меньшей матрице из-за разницы в диаметре входного зрачка объектива
— Для того, чтобы получить одинаковый видимый шум на объекте съемки, нужно собрать одинаковое общее количество света от этого объекта. При равенстве времени выдержки это можно сделать только соблюдая одинаковый диаметр входного зрачка и никак иначе
— Объективы с одинаковым значением относительного отверстия, но с разными значениями фокусного расстояния собирают разное общее количество света, но при этом одинаковое количество света на единицу площади сенсора
— Общее количество света, собранное объективом никак не зависит от размера сенсора!
— Лишь общее количество света, собранное от одного объекта влияет на шум в изображении этого объекта. Единственный способ получить менее шумное изображение этого объекта с сохранением перспективы — использовать объектив с большим диаметром входного зрачка.