Способы зарядки акб: Способы заряда аккумуляторных батарей

Способы заряда аккумуляторных батарей

Заряд аккумуляторных батарей производят от источника постоянного тока. Для протекания зарядного тока необходимо, чтобы напряжение зарядного устройства было больше э. д. с. батареи.

Наиболее широко распространены два способа заряда: при постоянном зарядном токе и постоянном напряжении. Реже применяются модифицированный заряд, при котором изменяются ток и напряжение, и ускоренный заряд, представляющий собой заряд большими токами.

При любом способе заряда температура электролита в батареях должна быть не выше 50°С.

Заряд постоянным током

Заряд при стабилизации напряжения постоянного подзаряда (Uпзб) по графику UI производят при ограничении первоначального зарядного тока (Iогр.) зарядных устройств на уровне не более 0,3С10 (если в сопроводительной документации на данный тип элементов не указан меньший ток ограничения).

Величина напряжения постоянного подзаряда (Uпзб) батареи определяется как произведение величины напряжения подзаряда (Uпз), заданного производителем для данного типа аккумуляторов, на их число n в составе батареи. По мере заряда батареи, когда напряжение заряда достигнет значения Uпзб (момент времени t1), зарядные устройства выйдут из режима ограничения тока. Ток заряда батареи начнет уменьшаться и в конце заряда достигнет величины, равной току содержания.

Длительность заряда таким режимом до полного восстановления емкости батареи — около суток. Данный режим заряда батареи является наиболее щадящим для аккумуляторов, поскольку исключает перезаряд батареи и не требует перестройки выходного напряжения зарядных устройств. Его также применяют при отсутствии у зарядных устройств автоматического переключения установок повышенного напряжения заряда и напряжения постоянного подзаряда батареи.

Заряд АКБ при повышенном напряжении

Заряд при повышенном зарядном напряжении по графику I,U позволяет значительно сократить время ввода батареи в действие, однако требует наличия у зарядных устройств автоматики переключения напряжения с повышенного значения при заряде на значение напряжения постоянного подзаряда.

Перед началом заряда батареи выходное напряжение зарядных устройств устанавливается на уровне (2,35×n) В, где n — число элементов в батарее, а суммарный зарядный ток ограничивают на уровне (0,1 — 0,3)Iогр. По мере заряда батареи, когда напряжение заряда достигнет значения (2,35×n) В, зарядные устройства выйдут из режима ограничения тока и зарядный ток начнет уменьшаться. Для полного заряда батареи повышенным напряжением достаточно 12 часов, после чего зарядные устройства должны быть переведены на установку стабилизации напряжения постоянного подзаряда (Uпзб).

Зарядный ток батареи при этом резко уменьшится, поскольку напряжение поляризации элементов может превышать величину подзарядного напряжения. По мере снижения поляризации элементов зарядный ток увеличивается до величины тока содержания для данной степени заряженности батареи. Заряд считается завершённым, если напряжение элементов не возрастает в течение двух последующих часов.

Методы зарядки автомобильного аккумулятора — ЭнергоМет в Магнитогорске

Простейший способ проверить состояние автомобильного аккумулятора заключается в измерении напряжения АКБ при неработающем двигателе и измерении плотности электролита. При этом можно руководствоваться следующей таблицей.

Таблица показателей напряжения, состояния и плотности электролита в АКБ

Состояние АКБ	Плотность электролита, г/см3	Напряжение, В
Полностью заряжена	1,27-1,29	12,3-12,9
Заряжена на 70%	1,23-1,25	12,0-12,1
Заряжена на 50%	1,16-1,18	11,8-12,0
Разряжена	1,11-1,13	1188

Если вы обнаружите, что ваша АКБ нуждается в заряде, сделать это можно несколькими способами.

Существуют два классических метода заряда: током постоянной силы и при постоянном напряжении.

Первый метод предполагает подключение АКБ к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом – 1/10 Ср (где Ср – номинальная емкость батареи). Одно из главных преимуществ данного метода является возможность полного заряда батареи.
Среди недостатков можно выделить необходимость стабилизации силы тока, обильное газовыделение, возможность повышения температуры.

Метод заряда при постоянном напряжении позволяет зарядить АКБ до 90-95% от номинальной емкости. Главный недостаток – значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.

Рассмотрим оба метода более подробно.
Зарядка аккумулятора при постоянном токе.
Исходя из названия метода, ясно, что в ходе всего времени заряда сила тока должна оставаться постоянной. Чтобы создать такие условия, необходимо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Сделать это можно с помощью следующих способов:
• подключение в зарядную цепь реостата;
• использование регуляторов силы тока, которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда изменяют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение сохранялось постоянным;
• изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока, корректируя его до требуемого постоянного значения.

Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С0 (где С0 – номинальная емкость батареи). При этом коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. С повышением силы зарядного тока, уровня заряженности и при понижении температура электролита он будет уменьшаться.

Если заряд полностью разряженных батарей производить при комнатной температуре, то процесс заряда в начальный момент идет с наибольшим коэффициентом использования тока. Внутренне суммарное сопротивление батареи увеличивается, что приводит к потере энергии на нагрев электролита, электродов и прочих компонентов батареи. На финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс – электролиз воды, входящей в состав электролита.

В процессе электролиза воды выделяется газ. Именно он создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. Для снижения потерь энергии при зарядке, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения, рекомендуется в конце процесса заряда понижать силу зарядного тока.

Специалисты рекомендуют при зарядке постоянным током соблюдать поэтапность работы. На первом этапе заряд производится при токе равном 0,1С0 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С0. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение двух часов. При этом в конце заряда, как уже говорилось выше, происходит бурное выделение газа («кипение» электролита).

Зарядка аккумуляторов при постоянном токе используется также при так называемых уравнительных и форсированных зарядах.

Уравнительная зарядка производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение немного большего времени, чем обычно. Его цель – обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи. Уравнительный заряд нейтрализует влияние глубоких разрядов и рекомендуется как мера, устраняющая нарастающую сульфатацию электродов. Зарядка длится до тех пор, пока во всех аккумуляторах батареи не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения на протяжении трех часов.

Форсированная зарядка аккумуляторов применяется при необходимости в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи. В этом случае величина тока может достигать до 70% от номинальной емкости, но время воздействия должно быть снижено и быть тем меньше, чем больше величина зарядного тока. Практически при заряде током 0,7С0 длительность зарядки не должна быть более 30 минут, при 0,5С0 – 45 минут, а при 0,3С0 – 90 минут. В ходе форсированного заряда нужно контролировать температуру электролита, и при достижении ее уровня 45 °С, прекратить зарядку.

Следует иметь в виду, что использование форсированного заряда применяется только в крайних случаях, так как его регулярное многократное повторение для одной и той же батареи приведет к заметному сокращению срока ее службы.

Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении.
При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С0.

Если автомобильный аккумулятор находится в исправном, но разряженном состоянии, то не нужно боятся такой величины силы тока. Поскольку, несмотря на столь большое его значение в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока.

Метод зарядки аккумуляторов при постоянном напряжении в ряде случаем предпочтительнее в связи с тем, что он обеспечивает более быстрое доведение батареи до рабочего состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Таким образом, зарядка при постоянстве напряжения делает процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию более краткосрочным.

Также как и при постоянном токе, метод зарядки АКБ при постоянном напряжении включает в себя два подвида.

Первый – модифицированный заряд. По своей сути он практически приближен к заряду при постоянном напряжении. Его цель – немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для создания подобных условий в электрическую сеть последовательно с аккумуляторной батареей подключают резистор небольшого сопротивления. Такой прием известен под названием – «способ с полупостоянным напряжением». При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых АКБ наилучшим является напряжение 2,6 В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8 часов.

Второй – постоянная подзарядка. Постоянные подзарядки в основном используются для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов.

Есть и неклассический способ зарядки АКБ, так называемый автоматический метод. Он считается наиболее современным и оптимальным, включающим в себя два этапа. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1 С0, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током. Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита. При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд АКБ. В этой стадии режим может длиться неограниченно долго, поддерживая постоянную готовность АКБ при ее 100-процентной степени заряженности. За счет автоматического управления всем процессом данный метод не требует какого-либо контроля.

Следует обратить внимание, что все вышеперечисленные методы зарядки аккумуляторных батарей относятся к обслуживаемым АКБ. Необслуживаемые батареи имеют ряд специфических ограничений, установленных производителем и которых нужно строго придерживаться во избежание порчи аккумулятора.

Методы заряда аккумуляторов

Метод заряда током постоянной силы.

Полный заряд АКБ происходит при подключении ее к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом — 1/10Ср (где Ср — номинальная емкость АКБ).

Преимуществом заряда током постоянной силы является возможность полного заряда батареи. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако, не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%.

К недостаткам данного метода относятся:

• необходимость стабилизации силы тока,
• обильное газовыделение,
• возможность повышения температуры.

Для снижения указанных отрицательных эффектов применяют двухступенчатый режим заряда. В течение 1-й ступени производят заряд током 0,1Ср до достижения АКБ напряжения 14,4 В. Затем продолжают заряд током, уменьшенным в 2 раза.

Метод заряда при постоянном напряжении.

Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости. Недостаток метода — значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.

Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным.

В зависимости от величины напряжения ток может достигать в начале процесса значительной силы, а затем по мере заряда снижается до нуля. Обычно напряжение источника равно 14,6-15 В.

Есть и неклассические способы.

Метод подзаряда малым током.

Величина тока от 0,03 А до 0,5 А. Используется для компенсации тока саморазряда и поддержания АКБ в заряженном состоянии, также для восстановления ее емкости в тренировочном цикле.

Автоматический метод заряда. Современный, оптимальный метод заряда батарей, состоящий из двух этапов. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1Ср, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током.

Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита.

При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд А=E.

ВНИМАНИЕ!

• Производить заряд АКБ разрешается только в помещениях с подходящей приточно-вытяжной вентиляцией!
• Во время заряда выделяется взрывчатая смесь водорода и кислорода, вредная для жизни и взрывоопасная!
• Не подходите к аккумулятору, особенно во время заряда, с открытым огнем или зажженной сигаретой! Не производите никаких действий, способствующих образованию искры!
• При выключенном двигателе и всех потребителях электроэнергии отсоедините как описано выше и выньте аккумулятор из автомобиля (при зарядке батареи на автомобиле обязательно отсоедините электрические кабели и следуйте инструкции автомобиля)!
• Аккумулятор заряжается только постоянным током!
• Запрещено осуществлять заряд аккумулятора высокими зарядными токами!

Как заряжать АКБ, способы зарядки

Для зарядки автомобильного аккумулятора (аккумуляторной батареи, АКБ) необходимо использовать зарядное устройство (ЗУ), которое будет понижать сетевое напряжение в 220 В до требуемого порогового значения. Одновременно с работой в режиме трансформатора, т.е. с понижением напряжения, зарядное устройство работает и как выпрямитель. В течение всего времени своей работы, в зависимости от уровня зарядки аккумулятора, ЗУ должно регулировать напряжение через силу тока. Имеются всего три способа зарядки аккумулятора. Далее они будут рассмотрены.

Независимо от способа зарядки, необходимо время от времени контролировать температуру электролита – она не должна повышаться выше 45°С.

Способ №1 (метод постоянного тока)

В течение всего времени зарядки АКБ величина тока остаётся неизменной. Ток, который используется для зарядки аккумулятора, не должен превышать 0,12 числового значения номинальной ёмкости батареи. Например, если у батареи номинальная ёмкость равняется 70 А•ч, то наилучшим током для зарядки будет 7 А. Зарядное устройство должно иметь в своём составе регулятор, который позволит выдерживать постоянное значение тока во время зарядки АКБ.

Признаки полной зарядки:

1. электролит сохраняет постоянную плотность на протяжении 3 часов;
2. ток и напряжение заряда не меняются на протяжении не менее 1 часа.

За счёт постоянства тока поддерживается и постоянство напряжения. Это наиболее быстрый способ зарядки аккумуляторной батареи.

Отрицательная сторона этого способа – быстрое старение аккумулятора, т.е. снижение его ёмкости. Определённые неудобства доставляет необходимость постоянного контроля величины зарядного тока. По завершении зарядки происходит обильное выделение газообразных продуктов – это тоже нежелательное явление. Чтобы исключить газообразование, силу тока необходимо снижать ступенчато, увеличивая одновременно зарядное напряжение. Например, в батарее из ряда новых разработок (без отверстий для добавления воды) и ёмкостью в 60 А•ч, силу тока в 1,5 А можно установить при значении напряжения 15 В. В более старых вариантах, с доливкой воды, при той же ёмкости, силу тока следует установить в 3 А для уровня напряжения 14,4 В.

Способ №2 (метод постоянного напряжения)

Чаще всего используется при зарядке герметичных необслуживаемых свинцовых аккумуляторов, в которых нет возможности контролировать плотность электролита. По мере зарядки аккумулятора, повышается его внутреннее сопротивление, и зарядный ток уменьшается. Первоначальное значение силы зарядного тока зависит от следующих параметров:

1. напряжения на выходе источника питания;
2. количества последовательно включённых батарей и уровня их заряженности;
3. температуры электролита.

Величина зарядного тока для герметичных необслуживаемых свинцовых аккумуляторов допускается до значений 0,15 числового значения номинальной ёмкости батареи. Такие АКБ, при постоянном напряжении, будучи полностью разряженными, заряжаются довольно быстро: в течение 14 – 16 часов. Для сравнения: обычный свинцово-сурьмяный аккумулятор будет заряжаться не менее 24 часов.

При постоянном напряжении АКБ заряжаются в автоматическом режиме, участие человека не требуется.

Способ №3 (комбинированный метод)

Этот способ самый оптимальный, но в то же время непростой в плане практической реализации. Он совмещает в себе два предыдущих метода. В начале аккумулятор заряжается при постоянном токе, а в конце – при постоянном напряжении. Наиболее стабильные и надёжные АКБ работают именно по такому методу. При этом они на 100% автоматизированы, т.е. участие человека в зарядном процессе не требуется. Многие такие аккумуляторы даже сами отключаются при полной зарядке.

Методы заряда аккумуляторных батарей

Категория:

   Электрооборудование автомобилей

Публикация:

   Методы заряда аккумуляторных батарей

Читать далее:

Методы заряда аккумуляторных батарей

Заряд аккумуляторных батарей производят от источника постоянного тока. При этом положительный полюс источника соединяют с положительным выводом батареи, а отрицательный — с отрицательным. Для протекания зарядного тока необходимо, чтобы напряжение зарядного устройства было больше э. д. с. батареи.

Наиболее широко распространены два способа заряда: при постоянном зарядном токе и постоянном напряжении. Реже применяются модифицированный заряд, при котором изменяются ток и напряжение, и ускоренный заряд, представляющий собой заряд большими токами.

При любом способе заряда температура электролита в батареях должна быть не выше 35 °С.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Заряд при постоянном зарядном токе. Применяется на зарядных станциях и в аккумуляторных отделениях автотранспортных предприятий. Достигается постоянство зарядного тока различными способами: регулированием напряжения зарядного агрегата; изменением сопротивления реостата, включенного в цепь заряда; применением различных стабилизаторов тока.

Большинство зарядных агрегатов (устройств) имеют либо ступенчатую, либо плавную регулировку напряжения за счет изменения коэффициента трансформации. Поэтому периодически, по мере изменения зарядного тока, вращением рукоятки устанавливают необходимый зарядный ток. При включении в зарядную цепь реостата происходят непроизводительные потери электроэнергии на нагрев реостата.

Стабилизаторы тока пока не получили распространения в эксплуатации.

При заряде током постоянной силы рекомендуемый зарядный ток 0,1 Си А (С20 — номинальная емкость аккумуляторной батареи). При заряде таким током вначале почти вся электроэнергия идет на основные реакции. Когда батарея будет заряжена на 85—90 %, для поддержания требуемой силы тока заряда необходимо повысить напряжение до значения, при котором начинается разложение воды, сопровождающееся выделением на поверхности электролита пузырьков водорода и кислорода. На разложение воды расходуется дополнительная энергия. Поэтому для заряда полностью разряженной батареи методом постоянного тока необходимо ей сообщить в 1,2—1,5 раза большее количество электричества по сравнению с полученным при разряде. В конце заряда при положительных температурах электролита напряжение на одном аккумуляторе может достигать 2,7 В. При этом наблюдается быстрое повышение температуры электролита. При повышении температуры электролита до 45 °С рекомендуется снизить зарядный ток в 2 раза или прекратить заряд для охлаждения электролита до 30—35 °С.

Рис. 1. Схемы включения аккумуляторных батарей на заряд

Батарея считается заряженной, если во всех аккумуляторах наблюдается постоянство величины плотности электролита в течение 2 ч.

Обычно на заряд от регулируемого источника подключается группа последовательно соединенных батарей (рис. 1, а) одной или близкой по величине емкости. Если зарядный агрегат обеспечивает большие токи, к нему можно подключить параллельно несколько групп батарей (рис. 1, б) с включенными последовательно в каждой группе реостатом и амперметром. Аналогичная схема включения применяется и при нерегулярном источнике тока.

Количество последовательно соединенных батарей в группе подбирают в зависимости от максимального выходного напряжения зарядного агрегата исходя из того, чтобы на каждый аккумулятор приходилось напряжение 2,7 В.

Количество групп батарей, подключаемых параллельно для одновременного заряда, принимается в зависимости от силы тока, которую обеспечивает зарядный агрегат, и силы токов заряда отдельных групп и определяется из условия, что сумма токов всех групп не должна превышать величину тока зарядного агрегата.

Если в разных группах различные типы батарей, то расчет сопротивления реостата ведется отдельно для каждой группы.

Заряд при постоянстве напряжения. Редко применяется на зарядных станциях. При этом способе напряжение в процессе заряда поддерживается постоянным, а зарядный ток изменяется следующим образом. В начале заряда э. д. с. аккумуляторной батареи понижена (из-за низкой плотности электролита), и ток достигает наибольших значений [до (1,0-М,5) СгоА]. В процессе заряда, когда э. д. с. батареи постепенно возрастает, сила тока понижается. К концу заряда сила тока уменьшается до значений, меньших 0,1С20. В стационарных условиях напряжение заряда при использовании данного способа должно быть 2,3—2,4 В на аккумулятор.

Продолжительность заряда при постоянном напряжении практически одинакова с продолжительностью заряда при постоянном токе.

Преимуществом рассматриваемого способа является меньшее газовыделение в конце заряда вследствие меньшего напряжения. Недостатком является необходимость применения более мощного зарядного агрегата по сравнению с методом заряда постоянным током. При этом его мощность полностью используется только в начале заряда.

Заряд при постоянном напряжении используется в процессе эксплуатации батареи на автомобиле. Однако на автомобиле батарея работает в циклическом режиме, когда кратковременный разряд чередуется с зарядом. Поэтому сильно разряженную батарею не приходится заряжать на автомобиле, и указанные выше недостатки не проявляются.

При сильной разряженности батареи ее снимают с автомобиля для подзаряда или, не снимая, заряжают ускоренным методом от постороннего источника.

Ускоренный заряд. Применяется в случаях чрезмерного разряда батареи в процессе эксплуатации и при необходимости восстановить ее работоспособность в короткое время. Причиной повышенного разряда может явиться неисправность генераторной установки на автомобиле.

Достоинством ускоренного заряда, кроме сокращения времени заряда, является исключение трудозатрат на снятие батареи с автомобиля, ее доставку в зарядное отделение и установку обратно на автомобиль.

Ускоренный заряд производится токами, численно равными 0,7—0,9 номинальной емкости. Так как целью ускоренного заряда является восстановление работоспособности батареи, его проводят не до полной заряженности батареи. Критерием окончания ускоренного заряда является равенство количества электричества, получаемого батареей при заряде, той величине емкости, на которую она разряжена. Такое условие проведения ускоренного заряда исключает чрезмерный перезаряд, который при ускоренном заряде сильно снижает срок службы батарей. Для выполнения указанного условия установка Э411 для ускоренного заряда снабжена специальным устройством для точного определения степени разряженности.

Установка Э411 позволяет заряжать одновременно одну аккумуляторную батарею.

Режим ускоренного заряда может успешно применяться для быстрого повышения характеристик батареи при низкой температуре непосредственно перед пуском двигателя. Такой режим называют предпусковым подзарядом, проводят его в течение 7—10 мин.

Уравнительный заряд. Проводится током 0,1СгоА. При уравнительном заряде преследуется цель полностью обеспечить восстановление активных масс электродов всех аккумуляторов батареи. Заряд ведется до тех пор, пока во всех аккумуляторах плотность электролита не будет постоянной в течение 3 ч. Как правило, потребность в уравнительном заряде возникает у батарей после длительной эксплуатации, когда в батареях появляются аккумуляторы с повышенной степенью разряженности.

Правила техники безопасности при заряде аккумуляторных батарей. Заряд батарей, снятых с автомобиля, производится в зарядном отделении. При подготовке и проведении заряда необходимо учитывать опасность, которую представляет электролит при попадании на кожу человека, вредность паров кислоты, концентрация которых в воздухе при заряде сильно возрастает, и взрывоопасность выделяемого «гремучего газа» (смеси кислорода и водорода).

Поэтому неукоснительно должны выполняться следующие основные правила:
— батареи в группе, подготовленные для заряда, должны соединяться между собой посредством зажимов и наконечников, исключающих искрение;
— пробки, закрывающие наливные отверстия, должны быть вывернуты;
— подсоединение и отсоединение батареи производятся только при отключенной зарядной сети;
— заряд батарей должен осуществляться при включенной вытяжной вентиляции;
— контроль состояния батарей при заряде производится только денсиметром и вольтметром; запрещается подключать к батареям при заряде различного типа нагрузочные устройства, так как это может вызвать искрение и взрыв газов;
— все установки и коммутирующие устройства в зарядном помещении должны быть взрывобезопасными;
— в помещениях зарядного отделения запрещается пользоваться открытым огнем.

Рекламные предложения:

Читать далее: Генераторная установка автомобиля

Категория: — Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Как правильно заряжать аккумуляторы.

Зарядка аккумуляторных батарей



Требования к помещениям для зарядки аккумуляторных батарей

Поскольку зарядка аккумуляторной батареи сопровождается выделением газов, способных к возгоранию и вредному воздействию на человеческий организм, для осуществления зарядки необходимо специальное помещение, отвечающее определенным требованиям. В автотранспортных предприятиях и СТОА зарядку аккумуляторных батарей осуществляют в аккумуляторных цехах, участках или отделениях, включающих, как правило, два помещения – «кислотное» (или «ремонтное») — для хранения кислоты, дистиллированной воды, приготовления электролита и обслуживания аккумуляторных батарей, и «зарядное» — для зарядки аккумуляторных батарей.

Помещения для обслуживания и зарядки аккумуляторных батарей должны удовлетворять требованиям ПУЭ-76 и СНиП III-33-76.
Помещение аккумуляторного цеха изолируется от попаданий в него пыли, испарений и газа, должно быть легко доступно для обслуживающего персонала, не должно подвергаться каким-либо сотрясениям.
Аккумуляторные батареи обслуживаются как в помещениях с естественным освещением (в этом случае для окон применяются матовое или покрытое белой клеевой краской стекло), так и в совершенно закрытых без естественного освещения.
Искусственное освещение выполняется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к взрывоопасным помещениям.
Осветительная арматура применяется взрыво- и кислотозащищенная, а проводка выполняется освинцованным кабелем с медными жилами.

Потолки помещений аккумуляторных батарей должны быть несгораемыми (бетонными) и гладкими. В исключительных случаях, когда не удается избежать выступающих конструкций, в них закладываются трубки для свободного прохода воздуха между отсеками или применяется иное равноценное конструктивное решение.

Полы помещений аккумуляторных батарей выполняются строго горизонтальными, на бетонном основании с кислотоупорным покрытием (керамические кислотоупорные плитки с заполнением швов кислотоупорным материалом или асфальтовое покрытие).
Стены, потолки, полы, двери и оконные рамы, вентиляционные короба (с наружной и внутренней стороны), металлические конструкции окрашиваются кислотоупорной краской в два слоя.

Наличие водорода в воздухе (в объеме 2…3%) делает его взрывоопасным; для удаления водорода из помещения аккумуляторной батареи и помещения для хранения и приготовления электролита последние оборудуются принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с расположением всасывающих отверстий как внизу помещения (для отсоса тяжелых газов), так и вверху (для отсоса водорода). Выброс газа производится через отдельную шахту, расположенную над крышей здания на высоте не менее 1,5 м и защищенную от попадания в нее атмосферных осадков.
Включение вентиляции в дымоходы или в общую систему вентиляции здания запрещается. Если потолок помещения разделен балками на отсеки, отсос производится из каждого отсека.
Металлические вентиляционные короба не должны располагаться над аккумуляторами.

Для поддержания электролита в нормальных условиях помещение для хранения и обслуживания аккумуляторных батарей в холодное время года отапливается, и температура в нем поддерживается не ниже +10° С. Отопление обычно осуществляется с помощью калориферов. При применении электроподогрева принимаются меры против заноса искр через канал.
В случае невозможности применения калорифера допускается устройство парового или водяного отопления, оно выполняется в пределах помещения аккумуляторной батареи гладкими трубами, соединенными сваркой.
Фланцевые стыки и установка вентилей запрещаются.

***



Способы и технология зарядки

Зарядку аккумуляторной батареи рекомендуется производить при постоянной величине зарядного тока с применением специальных зарядных устройств. Зарядка аккумуляторной батареи считается полной, если напряжение на её выводах остаётся постоянным в течение 2 ч, при этом в конце зарядки во всех аккумуляторах должно быть бурное газовыделение (кипение).
Если какой-нибудь из аккумуляторов батареи не «кипит», значит, он неисправен – либо чрезмерная сульфатация пластин, либо их замыкание. Аккумуляторную батарею в таком случае подвергают капитальному ремонту или, чаще всего, выбраковывают.

Плотность электролита после окончания зарядки во всех аккумуляторах не должна различаться более чем на 0,01 г/см³.

Для протекания зарядного тока необходимо, чтобы напряжение зарядного устройства было больше ЭДС аккумуляторной батареи. Для зарядки аккумуляторных батарей в цехах используют зарядные устройства ВСА-3 с твердым селеновым выпрямителем, обеспечивающим силу тока до 8 А, или ВСА-5 — сила тока до 12 А. Для ускоренной зарядки применяют передвижные установки типа Э-410 или аналогичные.
При зарядке аккумуляторных батарей личных автомобилей владельцы используют выпрямители меньшей мощности.

Наиболее часто используются два способа зарядки:

• при постоянном зарядном токе;
• при постоянном напряжении.

Реже применяются модифицированная зарядка, при которой изменяются и ток, и напряжение, ускоренная зарядка, представляющая собой зарядку токами большой силы. При любом способе зарядки температура электролита в аккумуляторных батареях должна быть не выше 35 ˚С.

Зарядка аккумуляторных батарей при постоянном зарядном токе применяется на зарядных станциях и в аккумуляторных отделениях автотранспортных предприятий. Получают постоянный ток различными способами: регулированием напряжения зарядного устройства; изменением сопротивления реостата, включенного в цепь. При заряде током постоянной силы рекомендуемый ток должен быть 10% от номинальной емкости аккумуляторной батареи. Т. е. если заряжается аккумуляторная батарея 6СТ-60, то рекомендуемая величина зарядного тока — 6 А.
В конце зарядки напряжение на одном аккумуляторе может достигать до 2,7 В.

Зарядка аккумуляторных батарей при постоянном напряжении на зарядных станциях применяется редко. При этом способе напряжение поддерживается постоянным, а зарядный ток изменяется. Вначале зарядки ток достигает наибольших значений, а в процессе зарядки сила тока уменьшается. В стационарных условиях напряжение зарядки должно быть 2,3…2,4 В на аккумулятор.
Продолжительность зарядки при постоянном напряжении практически равна времени зарядки при постоянном токе.
Преимуществом данного способа является меньшее газовыделение в конце зарядки вследствие меньшего напряжения.
Недостатком является необходимость применения более мощного зарядного устройства. Зарядка аккумуляторных батарей при постоянном напряжении используется в процессе их эксплуатации на автомобиле. Этот способ не применяется если батарея сильно разряжена.

Ускоренная подзарядка аккумуляторных батарей применяется в случае чрезмерно разряженной аккумуляторной батареи при эксплуатации и при необходимости восстановить её работоспособность в короткое время. Достоинством ускоренной подзарядки является возможность подзарядки батареи не снимая её с автомобиля. Ускоренная зарядка производится токами 70…90 % номинальной ёмкости.

Ускоренная подзарядка проводится не до полного заряжения батареи. Режим ускоренной зарядки может успешно применяться для быстрого повышения характеристик аккумуляторной батареи при низкой температуре непосредственно перед пуском двигателя. Это называется предпусковой подзарядкой, которая проводиться в течение 7…10 минут.

Понять, что аккумулятор зарядился можно по следующим признакам: — начинает закипать электролит; — плотность кислотного наполнителя и величина напряжения на аккумуляторных клеммах остаются постоянными в течении двух-трёх часов.

***

Сухозаряженные аккумуляторные батареи



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Зарядка (проверка) АКБ автомобиля

Стоимость услуги зарядки и проверки заряда в сервисе KOLOBOX недорогая!

Высокий уровень заряда аккумулятора автомобиля — залог надежной работоспособности двигателя. Особенно водитель в этом нуждается во время холодного время года, когда двигатель заводится с большими усилиями. Часть современных автомобилей обладает блоком управления, который контролирует показатель заряда батареи и сообщает о его низких отметках автовладельцу.

Каким образом происходит проверка заряженности аккумуляторной батареи автомобиля?

Применяют следующие способы проверки заряда аккумулятора:

• Визуальный способ рекомендуется осуществлять минимум один раз в неделю. Согласно этому методу происходит контроль уровня электролита в случае обслуживаемого АКБ.
• Способ компьютерной диагностики в большей степени применим для автомобилей, которые имеют контроллер уровня заряда.
• Проверка приборами, измеряющими заряженность. Самый подходящий прибор для контроля показания заряженности батареи — мультиметр.

Какова долговечность автомобильной аккумуляторной батареи?

Средний срок эксплуатации АКБ, указанный производителями этого устройства, от пяти лет. Если неисправности настигли аккумулятор раньше, на это есть несколько причин:

• Низкое качество этого элемента. Современные производители стремятся к увеличению емкости АКБ при соответственном уменьшении ее размеров.
• Неверная эксплуатация.
• Периодические несоблюдения рекомендаций по заряду батареи, которые выражаются в постоянной неполной подзарядке АКБ. Это вызывает образование сульфатации пластин, что значительно сокращает срок годности этого устройства.

Поддержание высокого объема электролита — одна из гарантий стабильной и безотказной работоспособности двигателя автомобиля. Для проверки уровня заряженности АКБ и повышением уровня заряда обращайтесь в KOLOBOX!

Перейти к прайс-листу

Записаться на шиномонтаж (услуги)

Адреса торговых точек

Методы и терминология зарядки батарей

Термины, связанные с резервными батареями

Ач

Емкость Ач или ампер / час — это ток, который батарея может обеспечить в течение определенного периода времени, например 100 Ач при скорости C10 до EOD 1,75 В / элемент. Это означает, что батарея может обеспечивать 10 А в течение 10 часов до конечного напряжения разряда 1,75 В. Разные производители аккумуляторов будут использовать разные скорости Cxx в зависимости от рынка или области применения, на которую рассчитаны их батареи.Обычно используются ставки C3, C5, C8, C10 и C20. По этой причине при сравнении аккумуляторов от разных производителей, имеющих одинаковый показатель Ач, важно подтвердить, на каком уровне Cxx основан этот показатель.

Ячейка

Ячейка состоит из ряда положительно и отрицательно заряженных пластин, погруженных в электролит, который производит электрический заряд посредством электрохимической реакции
. Свинцово-кислотные элементы обычно создают электрический потенциал 2 В, в то время как никель-кадмиевые элементы обычно создают электрический потенциал 1.2В.

Батарея

Батарея — это количество элементов, соединенных вместе. Ознакомьтесь с нашим полным ассортиментом аккумуляторов.

DOD

Глубина разгрузки. Доля общей емкости, используемой в разгрузке. 0-100%.

Цепочка / банк

Цепочка или блок аккумуляторов состоит из ряда элементов / аккумуляторов, соединенных последовательно, чтобы произвести аккумулятор или набор аккумуляторов с требуемым пригодным для использования напряжением / потенциалом
, например 6В, 12В, 24В, 48В, 110В.

SOC

Состояние заряда.Доля общей емкости, которая еще доступна для выгрузки. 0-100% .100% -DOD

Фактор окончания срока службы

Это фактор, включенный в расчет размера батареи, чтобы гарантировать, что батарея способна поддерживать полную нагрузку в конце расчетного срока службы батареи, рассчитанного по
умножая Ah на 1,25.

VPC (Вольт на элемент)

Вольт на элемент, то есть для свинцово-кислотной батареи напряжение VPC составляет 2 В, то есть 6 ячеек в 12 В.

Способы зарядки

Есть три распространенных метода зарядки аккумулятора; постоянное напряжение, постоянный ток и комбинация постоянного напряжения / постоянного тока с интеллектуальной схемой зарядки или без нее.

Постоянное напряжение позволяет полному току зарядного устройства течь в батарею до тех пор, пока источник питания не достигнет заданного напряжения. Затем ток будет снижаться до минимального значения при достижении этого уровня напряжения. Аккумулятор можно оставить подключенным к зарядному устройству до тех пор, пока он не будет готов к использованию, и он будет оставаться при этом «плавающем напряжении», непрерывной подзарядке, чтобы компенсировать нормальный саморазряд аккумулятора.

Постоянный ток — это простая форма зарядки аккумуляторов с уровнем тока, установленным примерно на 10% от максимального номинала аккумулятора.Время зарядки относительно велико с тем недостатком, что аккумулятор может перегреться, если он перезаряжен, что приведет к преждевременной замене аккумулятора. Этот метод подходит для батарей типа Ni-MH. Батарея должна быть отключена, или функция таймера должна использоваться после зарядки.

Постоянное напряжение / постоянный ток (CVCC) — это комбинация двух вышеуказанных методов. Зарядное устройство ограничивает величину тока до предварительно установленного уровня, пока аккумулятор не достигнет предварительно установленного уровня напряжения.Затем ток уменьшается по мере того, как аккумулятор полностью заряжается. В свинцово-кислотных аккумуляторах используется метод заряда постоянным током и постоянным напряжением (CC / CV). Регулируемый ток увеличивает напряжение на клеммах до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения заряда, после чего ток падает из-за насыщения.

Распространенные методы зарядки аккумуляторов

Распространенные методы зарядки аккумуляторов

Режим зарядки аккумулятора влияет на производительность и срок службы аккумулятора.Когда зарядный ток слишком велик, химической реакции аккумулятора недостаточно, поэтому внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается, вызывая резкое повышение температуры аккумулятора. При неправильном использовании внутренний материал будет поврежден; С другой стороны, если зарядный ток слишком мал, требуется длительное время зарядки, что очень неудобно в использовании. Следовательно, чтобы обеспечить отличную производительность аккумулятора и не требовать слишком много времени для зарядки аккумулятора, очень важен метод зарядки аккумулятора.

Способ зарядки аккумулятора включает в себя метод зарядки с постоянным напряжением (CV), метод зарядки с постоянным током (CC), метод зарядки со смешанным постоянным током / постоянным напряжением (CC / CV) и метод импульсной зарядки (CP). Как правило, большинство методов зарядки, обычно используемых на рынке, — это метод зарядки постоянным напряжением и метод зарядки постоянным током. Основная причина в том, что схемная структура зарядного устройства проста и конструкция легка, но есть два основных метода для этих двух методов.Проблема в том, что метод зарядки постоянным напряжением имеет большой ток на начальном этапе зарядки. Помимо повышения температуры аккумулятора, пластина аккумулятора также легко повреждается, а метод зарядки постоянным током слишком долгий при зарядке. Импульсный способ зарядки может обеспечить время перерыва для зарядки во время процесса зарядки, так что электролит аккумулятора может быть понижен в течение длительного времени, поэтому для зарядки можно использовать больший ток, чтобы сократить время зарядки аккумулятора.Упомянутое выше правило тарификации будет соответственно представлено ниже.

(1) Метод зарядки при постоянном напряжении: Как показано на следующем рисунке, принцип метода зарядки при постоянном напряжении заключается в зарядке аккумулятора от источника постоянного напряжения, который имеет преимущества простой структуры схемы и легкой конструкции схемы управления. В режиме зарядки с постоянным напряжением зарядный ток будет уменьшаться по мере полной зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор полностью заряжен, зарядное устройство автоматически переходит в режим плавающей зарядки, чтобы поддерживать аккумулятор полностью заряженным.На начальном этапе зарядки начальный зарядный ток слишком велик из-за низкого напряжения на стороне батареи, поэтому электродная пластина батареи легко повреждается, а температура самой батареи увеличивается, так что срок службы аккумулятор укорачивается. Чтобы устранить этот недостаток, можно использовать способ многоступенчатой ​​зарядки напряжением, то есть зарядка выполняется с более низким зарядным напряжением в начале зарядки, а зарядное напряжение повышается после того, как напряжение на клемме аккумулятора повышается.

(2) Метод зарядки постоянным током: Как показано на рисунке ниже, метод зарядки постоянным током заряжает аккумулятор фиксированным током. Этот метод аналогичен методу зарядки постоянным напряжением. Когда аккумулятор полностью заряжен, зарядное устройство необходимо превратить в капельницу. Режим зарядки, чтобы избежать повреждений, вызванных перезарядкой аккумулятора. По сравнению с методом зарядки с постоянным напряжением, этот метод может полностью зарядить аккумулятор за короткое время, но при этом необходимо обращать внимание на степень зарядки аккумулятора, потому что зарядное устройство всегда будет обеспечивать постоянный ток для зарядки аккумулятора, поэтому, когда аккумулятор заполнен, в противном случае немедленно прекратите зарядку или переключитесь в режим непрерывной зарядки, что приведет к перезарядке аккумулятора, повреждению пластин аккумулятора и сокращению срока службы аккумулятора.

(3) Смешанный метод зарядки постоянным током / постоянным напряжением: Из вышеизложенного известно, что методы зарядки постоянным напряжением и постоянным током имеют свои преимущества и недостатки. Чтобы устранить недостатки двух методов, предлагается способ зарядки постоянным током / постоянным напряжением. Этот метод зарядки может значительно сократить время зарядки, а также имеет функцию саморегулирования тока с помощью метода зарядки с постоянным напряжением и не вызывает перезарядки аккумулятора.Как показано на рисунке ниже, режим постоянного тока используется в начале зарядки. Поскольку батарея принимает более высокий ток, когда батарея разряжена, большая часть высвобождаемой энергии может быть быстро восполнена. При этом режим продолжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет. Когда напряжение установлено, зарядное устройство переключится в режим постоянного напряжения, чтобы продолжить зарядку. В настоящее время это называется режимом эквализации. После полной зарядки аккумулятора зарядное устройство автоматически переключится в плавающий режим, чтобы аккумулятор оставался полностью заряженным.

(4) Импульсный метод зарядки: Импульсный метод зарядки заряжает аккумулятор периодическим импульсным током. Как показано на рисунке ниже, этот метод может сделать электролит в аккумуляторе более однородным в течение этого периода, поскольку есть период времени, в течение которого зарядка прекращается. Диффузия, поэтому энергия зарядки может быть полностью преобразована в электрическую с помощью химической энергии, поэтому эффективность зарядки выше, чем у вышеуказанного метода.

Поскольку закрытая свинцово-кислотная батарея добавляет только достаточное количество электролита, любая потеря электролита приведет к снижению емкости батареи.Поэтому не рекомендуется заряжать аккумулятор чрезмерным током во время процесса зарядки, чтобы избежать чрезмерно высокого тока. Ток заставляет скорость испарения электролита превышать скорость поглощения газа. Следовательно, в экспериментальной схеме зарядный ток и частота должны быть стандартизованы, чтобы аккумулятор мог быть полностью заряжен без вреда для него.

Способы зарядки литий-ионных аккумуляторов

Для большинства электронных устройств, работающих от аккумуляторов, выбирают литий-ионный аккумулятор.Узнайте, что нужно для их правильной зарядки.

Опубликовано 11 марта 2020 г. Джон Тил

Литий-ионный аккумулятор

— это аккумулятор, который чаще всего используется в бытовой электронике. Из других типов, которые использовались ранее, никель-кадмиевые батареи для использования в электронном оборудовании были запрещены в ЕС, поэтому общий спрос на эти типы упал.

Никель-металлогидридные батареи

все еще используются, но их более низкая плотность энергии и соотношение цены и качества делают их непривлекательными.

Работа и конструкция литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные батареи

считаются вторичными батареями , что означает, что они перезаряжаемые. Наиболее распространенный тип состоит из анода, сделанного из слоя графита, нанесенного на медную подложку, или токоприемника, и катода из покрытия из оксида лития-кобальта на алюминиевой подложке.

Сепаратор обычно представляет собой тонкую полиэтиленовую или полипропиленовую пленку, которая электрически разделяет два электрода, но позволяет переносить через нее ионы лития.Это расположение показано на рисунке 1.

Также используются различные другие типы анодных и катодных материалов, наиболее распространенные катоды обычно дают свои имена в соответствии с описанием типа батареи.

Таким образом, катодные элементы из оксида лития-кобальта известны как ячейки LCO. Типы оксида лития, никеля, марганца и кобальта называются типами NMC, а элементы с катодами из фосфата лития-железа известны как ячейки LFP.

Рисунок 1 — Основные компоненты типичного литий-ионного элемента

В реальном литий-ионном элементе эти слои обычно плотно намотаны друг на друга, а электролита, хотя и жидкого, едва хватает для смачивания электродов, и внутри нет жидкости, плещущейся.

Это устройство показано на рисунке 2, который изображает реальную внутреннюю конструкцию призматической или прямоугольной металлической ячейки. Другими популярными типами корпусов являются цилиндрические и мешочные (обычно называемые полимерными ячейками).

На этом рисунке не показаны металлические выступы, прикрепленные к каждому токосъемнику. Эти выступы являются электрическими соединениями с батареей, в основном клеммами батареи.

Рисунок 2 — Типичная внутренняя конструкция призматического литий-ионного элемента

Зарядка литий-ионного элемента включает использование внешнего источника энергии для переноса положительно заряженных ионов лития от катода к анодному электроду.Таким образом, катод становится отрицательно заряженным, а анод — положительно заряженным.

Внешне зарядка включает движение электронов от анодной стороны к источнику заряда, и такое же количество электронов проталкивается в катод. Это направление противоположно внутреннему потоку ионов лития.

Во время разряда к клеммам аккумулятора подключается внешняя нагрузка. Ионы лития, которые накапливались в аноде, возвращаются на катод. Внешне это связано с движением электронов от катода к аноду.Таким образом, через нагрузку протекает электрический ток.

Вкратце, то, что происходит внутри элемента во время зарядки, например, заключается в том, что на стороне катода оксид лития-кобальта отдает часть своих ионов лития, превращаясь в соединение с меньшим содержанием лития, которое все еще остается химически стабильным.

Со стороны анода эти ионы лития внедряются или интеркалируются в межузельные пространства молекулярной решетки графита.

При зарядке и разрядке необходимо учитывать несколько моментов.Внутри литий-ионы должны пересекать несколько границ раздела во время зарядки и разрядки. Например, во время зарядки ионы лития должны переноситься из объема катода на катод к границе раздела электролита.

Оттуда он должен пройти через электролит через сепаратор к границе раздела между электролитом и анодом. Наконец, он должен диффундировать с этой границы раздела в основную часть анодного материала.

Скорость переноса заряда через каждую из этих различных сред определяется ее ионной подвижностью.На это, в свою очередь, влияют такие факторы, как температура и концентрация ионов.

На практике это означает, что во время зарядки и разрядки необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы гарантировать, что эти ограничения не будут превышены.

Рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов

Зарядка литий-ионных аккумуляторов требует особого алгоритма зарядки. Это осуществляется в несколько этапов, описанных ниже:

Капельный заряд (предварительная зарядка)

Если уровень заряда аккумулятора очень низкий, то он заряжается с пониженным постоянным током, который обычно составляет около 1/10 полной скорости зарядки, описанной ниже.

В это время напряжение аккумулятора увеличивается, и когда оно достигает заданного порога, скорость заряда увеличивается до полной скорости заряда.

Обратите внимание, что некоторые зарядные устройства разделяют этот этап непрерывной зарядки на две части: предварительная зарядка и постоянная зарядка, в зависимости от того, насколько низкое напряжение батареи изначально.

Полная ставка

Если напряжение батареи изначально достаточно высокое, или если батарея заряжена до этого момента, то запускается этап полной скорости заряда.

Это также стадия зарядки постоянным током, и во время этой стадии напряжение батареи продолжает медленно расти.

Конический заряд

Когда напряжение аккумулятора поднимается до максимального зарядного напряжения, начинается стадия постепенного заряда. На этом этапе зарядное напряжение поддерживается постоянным.

Это важно, поскольку литий-ионные аккумуляторы катастрофически выйдут из строя, если их зарядить при более высоком напряжении, чем их максимальное напряжение. Если это зарядное напряжение поддерживается постоянным на этом максимальном значении, то зарядный ток будет медленно уменьшаться.

Отсечка / прекращение

Когда зарядный ток снизился до достаточно низкого значения, зарядное устройство отключается от аккумулятора. Это значение обычно составляет 1/10 или 1/20 от полного зарядного тока.

Важно не заряжать литий-ионные аккумуляторы постоянно, так как это снизит производительность и надежность аккумулятора в долгосрочной перспективе.

Хотя в предыдущем разделе описаны различные этапы зарядки, конкретные пороговые значения для различных этапов не были предоставлены.Начиная с напряжения, каждый тип литий-ионной батареи имеет собственное напряжение на клеммах полного заряда.

Для наиболее распространенных типов LCO и NCM это 4,20 В. Есть некоторые с 4,35 В и 4,45 В.

Для типов LFP это 3,65 В. Пороговое значение непрерывного заряда до полного заряда составляет около 3,0 и 2,6 для типов LCO / NMC и LFP соответственно.

Зарядное устройство, предназначенное для зарядки литий-ионных аккумуляторов одного типа, например LCO, нельзя использовать для зарядки аккумулятора другого типа, например аккумулятора LFP.

Обратите внимание, однако, что существуют зарядные устройства, которые можно настроить для зарядки нескольких типов. Обычно для этого требуются разные значения компонентов в конструкции зарядного устройства, чтобы соответствовать каждому типу аккумуляторов.

Что касается зарядного тока, то здесь требуется небольшое пояснение. Емкость литий-ионного аккумулятора традиционно указывается как мАч, или миллиампер-час, или Ач. Сама по себе эта единица не является единицей накопления энергии. Чтобы получить реальную энергоемкость, необходимо учитывать напряжение аккумулятора.

На рисунке 3 показана типичная кривая разрядки литий-ионной батареи типа LCO. Поскольку напряжение разряда имеет наклон, среднее напряжение батареи на всей кривой разряда принимается за напряжение батареи.

Это значение обычно составляет от 3,7 до 3,85 В для типов LCO и 2,6 В для типов LFP. Умножив значение мАч на среднее напряжение батареи, мы получим мВтч, или емкость накопления энергии, данной батареи.

Зарядный ток аккумулятора указан в единицах C-rate, где 1C численно совпадает с емкостью аккумулятора в мА.Таким образом, батарея емкостью 1000 мАч имеет значение C 1000 мА. По разным причинам максимально допустимая скорость зарядки литий-ионной батареи обычно составляет от 0,5 ° C до 1 ° C для типов LCO и 3 ° C или более для типов LFP.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Батарея, конечно, может состоять минимум из одной ячейки, но может состоять из многих ячеек в комбинации последовательно соединенных групп параллельно соединенных ячеек.

Приведенный выше сценарий применим к одноэлементным батареям. В случаях, когда батарея состоит из нескольких ячеек, необходимо масштабировать зарядное напряжение и зарядный ток, чтобы они соответствовали друг другу.

Таким образом, зарядное напряжение умножается на количество последовательно соединенных ячеек или группы ячеек, и, аналогично, зарядный ток умножается на количество параллельно соединенных ячеек в каждой последовательно соединенной группе.

Рисунок 3 — Типичная кривая разрядки батареи типа LCO

Еще одним очень важным дополнительным фактором, который необходимо учитывать при зарядке литий-ионных аккумуляторов, является температура.Литий-ионные аккумуляторы нельзя заряжать при низких или высоких температурах.

При низких температурах ионы лития движутся медленно. Это может вызвать скопление ионов лития на поверхности анода, где они в конечном итоге превратятся в металлический литий. Поскольку это образование металлического лития принимает форму дендритов, оно может пробить сепаратор, вызывая внутренние короткие замыкания.

В верхнем диапазоне температур проблема заключается в избыточном тепловыделении. Зарядка аккумулятора не на 100% эффективна, и во время зарядки выделяется тепло.Если внутренняя температура сердечника становится слишком высокой, электролит может частично разложиться и превратиться в газообразные побочные продукты. Это приводит к необратимому уменьшению емкости аккумулятора, а также к вздутию.

Типичный диапазон температур для зарядки литий-ионных аккумуляторов составляет от 0 ° C до 45 ° C для высококачественных аккумуляторов или от 8 ° C до 45 ° C для более дешевых аккумуляторов. Некоторые батареи также позволяют заряжаться при более высоких температурах, примерно до 60 ° C, но с пониженной скоростью зарядки.

Все эти соображения обычно выполняются специальными микросхемами зарядного устройства, и настоятельно рекомендуется использовать такие микросхемы независимо от фактического источника зарядки.

Зарядные устройства Li-ion

Литий-ионные зарядные устройства

можно разделить на две основные категории: линейные и переключаемые зарядные устройства. Оба типа могут соответствовать требованиям, указанным ранее в отношении правильной зарядки литий-ионных аккумуляторов. Однако у каждого из них есть свои преимущества и недостатки.

Достоинством линейного зарядного устройства является его относительная простота. Однако главный его недостаток — неэффективность. Например, если напряжение питания 5 В, напряжение аккумулятора 3 В, а зарядный ток 1 А, линейное зарядное устройство будет рассеивать 2 Вт.

Если это зарядное устройство встроено в продукт, необходимо отвести много тепла. Именно поэтому линейные зарядные устройства чаще всего используются в тех случаях, когда максимальный зарядный ток составляет около 1А.

Для больших аккумуляторов предпочтительны переключаемые зарядные устройства. В некоторых случаях они могут иметь КПД до 90%. Недостатками являются его более высокая стоимость и несколько большие требования к площади схемы из-за использования индукторов в ее конструкции.

Рассмотрение источника начисления

Различные приложения могут использовать разные источники зарядки.Например, это может быть прямой адаптер переменного тока с выходом постоянного тока или блок питания. Это также может быть USB-порт от настольного компьютера или аналогичных устройств. Это также может быть сборка солнечных батарей.

Из-за возможности передачи энергии этими различными источниками необходимо дополнительно рассмотреть конструкцию реальной схемы зарядного устройства, помимо простого выбора линейного или переключаемого зарядного устройства.

Самый простой случай — это когда источник зарядки обеспечивает регулируемый выход постоянного тока, такой как адаптер переменного тока или блок питания.Единственное требование — выбрать зарядный ток, который не превышает максимальную скорость зарядки аккумулятора или мощность источника питания.

Зарядка от USB-источника требует немного большего внимания. Если порт USB относится к типу USB 2.0, он будет соответствовать стандарту зарядки аккумулятора USB 1.2 или BC 1.2.

Для этого требуется, чтобы любая нагрузка, в данном случае зарядное устройство батареи, не потребляла более 100 мА, если только нагрузка не указана в источнике. В этом случае допускается принимать 500 мА при 5 В.

Если порт USB — USB 3.1, он может следовать за USB BC1.2, или в конструкцию может быть включена активная схема контроллера для согласования увеличения мощности по протоколу USB Power Delivery или USB PD.

Солнечные элементы в качестве источника зарядки представляют собой еще один набор проблем. Напряжение-ток солнечного элемента, или VI, чем-то похож на обычный диод. Обычный диод не будет проводить заметного тока ниже минимального значения прямого напряжения, а затем может пропускать гораздо больший ток при лишь небольшом увеличении прямого напряжения.

С другой стороны, солнечный элемент может подавать ток до определенного максимума при относительно ровном напряжении. При превышении этого значения тока напряжение резко падает.

Итак, солнечное зарядное устройство должно иметь схему управления питанием, которая модулирует ток, потребляемый от солнечного элемента, чтобы не приводить к слишком низкому выходному напряжению.

К счастью, существуют микросхемы, такие как TI BQ2407x, BQ24295 и другие, которые могут работать с одним или несколькими из перечисленных выше источников.

Настоятельно рекомендуется потратить время на поиск подходящего зарядного чипа, а не на создание зарядного устройства с нуля.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который вам может понравиться:

Свинцово-кислотные аккумуляторы

. Методы зарядки — значение и объяснение

Свинцово-кислотный аккумулятор накапливает химическую энергию, которая при необходимости преобразуется в электрическую.Преобразование химической энергии в электрическую называется зарядкой. А когда электроэнергия превращается в химическую энергию, это называется разрядкой батареи. Во время процесса зарядки ток проходит внутри батареи из-за химических изменений. В свинцово-кислотных аккумуляторах в основном используются два типа зарядки: зарядка постоянным напряжением и зарядка постоянным током.

Постоянное напряжение Зарядка

Это наиболее распространенный метод зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Это сокращает время зарядки и увеличивает емкость до 20%. Но этот метод снижает КПД примерно на 10%.

В этом методе зарядное напряжение поддерживается постоянным на протяжении всего процесса зарядки. Зарядный ток вначале высокий, когда аккумулятор находится в разряженном состоянии. Ток постепенно спадает по мере того, как аккумулятор набирает заряд, что приводит к увеличению обратной ЭДС.

Преимущества зарядки при постоянном напряжении заключаются в том, что она позволяет заряжать элементы с разной емкостью и с разной степенью разряда.Большой зарядный ток в начале заряда имеет относительно короткую продолжительность и не повредит элемент.

В конце заряда зарядный ток падает почти до нуля, потому что напряжение батареи становится почти равным напряжению цепи питания.

Зарядка постоянным током

В этом методе зарядки батареи подключаются последовательно, образуя группы, и каждая группа заряжается от сети постоянного тока через нагрузочные реостаты.Количество зарядок в каждой группе зависит от напряжения зарядной цепи, которое не должно быть меньше 2,7 В на элемент.

Зарядный ток поддерживается постоянным в течение всего периода зарядки за счет уменьшения сопротивления в цепи при повышении напряжения аккумулятора. Во избежание чрезмерного выделения газов или перегрева зарядка может выполняться в два этапа. Начальная зарядка примерно более высоким током и конечная скорость низкого тока.

В этом методе ток заряда составляет примерно одну восьмую номинального тока.Избыточное напряжение цепи питания поглощается последовательным сопротивлением. Группы заряжаемой батареи должны быть соединены таким образом, чтобы последовательное сопротивление потребляло как можно меньше энергии.

Допустимая токовая нагрузка последовательного сопротивления должна быть больше или равна требуемому зарядному току, в противном случае сопротивление перегреется и сгорит.

Выбираемая группа батарей должна иметь одинаковую емкость. Если аккумулятор имеет другую емкость, то их придется настроить по наименьшей емкости.

BU-403: Свинцово-кислотная зарядка — Battery University

Узнайте, как оптимизировать условия зарядки для продления срока службы.

В свинцово-кислотной батарее используется метод зарядки постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Регулируемый ток увеличивает напряжение на клеммах до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения заряда, после чего ток падает из-за насыщения. Время зарядки составляет 12–16 часов и до 36–48 часов для больших стационарных аккумуляторов.При более высоких токах заряда и многоступенчатых методах зарядки время зарядки может быть сокращено до 8–10 часов; однако без полной дозаправки. Свинцово-кислотный аккумулятор работает медленно и не может заряжаться так быстро, как другие аккумуляторные системы. (См. BU-202: Новые свинцово-кислотные системы)

При использовании метода CCCV свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются в три этапа: [1] заряд постоянным током, [2] дополнительный заряд и [3] плавающий заряд. Заряд постоянным током составляет основную часть заряда и занимает примерно половину необходимого времени зарядки; дополнительный заряд продолжается при более низком токе заряда и обеспечивает насыщение, а плавающий заряд компенсирует потери, вызванные саморазрядом.

Во время зарядки постоянным током аккумулятор заряжается примерно до 70 процентов за 5–8 часов; оставшиеся 30 процентов заполняются более медленным доливающим зарядом, который длится еще 7–10 часов. Подзарядка важна для благополучия аккумулятора и может быть сравнена с небольшим отдыхом после хорошей еды. При постоянном отключении аккумулятор в конечном итоге потеряет способность принимать полный заряд, и производительность снизится из-за сульфатации. Плавающий заряд на третьем этапе поддерживает полную зарядку аккумулятора. Рисунок 1 иллюстрирует эти три этапа.

Рисунок 1: Этапы зарядки свинцово-кислотной батареи [1]

Батарея полностью заряжена, когда ток падает до установленного низкого уровня. Напряжение холостого хода снижено. Плавающий заряд компенсирует саморазряд, который наблюдается у всех батарей.

Переключение со ступени 1 на 2 происходит плавно и происходит, когда аккумулятор достигает установленного предельного напряжения. Ток начинает падать, когда батарея начинает насыщаться; полный заряд достигается, когда ток снижается до 3–5 процентов от номинального значения Ач.Батарея с высокой утечкой может никогда не достичь этого низкого тока насыщения, и таймер плато берет на себя, чтобы закончить заряд.

Правильная установка предельного напряжения заряда имеет решающее значение и составляет от 2,30 В до 2,45 В на элемент. Установка порога напряжения — это компромисс, и специалисты по аккумуляторным батареям называют это «танцами на булавочной головке». С одной стороны, аккумулятор должен быть полностью заряжен, чтобы получить максимальную емкость и избежать сульфатации на отрицательной пластине; с другой стороны, перенасыщение из-за отсутствия переключения на плавающий заряд вызывает коррозию сетки на положительной пластине.Это также приводит к выделению газов и потере воды.

Температура изменяет напряжение, что затрудняет «пляску на булавочной головке». Для более теплой окружающей среды требуется немного более низкий порог напряжения, а для более низкой температуры предпочтительнее более высокое значение. Зарядные устройства, подверженные колебаниям температуры, включают датчики температуры для регулировки напряжения заряда для оптимальной эффективности заряда. (См. BU-410: Зарядка при высоких и низких температурах)

Температурный коэффициент заряда свинцово-кислотного элемента составляет –3 мВ / ° C.Установив 25 ° C (77 ° F) в качестве средней точки, напряжение заряда должно быть уменьшено на 3 мВ на элемент для каждого градуса выше 25 ° C и увеличено на 3 мВ на элемент для каждого градуса ниже 25 ° C. Если это невозможно, из соображений безопасности лучше выбрать более низкое напряжение. В таблице 1 сравниваются преимущества и ограничения различных настроек пикового напряжения.

	От 2,30 В до 2,35 В / элемент	От 2,40 В до 2,45 В / элемент
Преимущества	Максимальный срок службы; аккумулятор остается холодным; температура заряда может превышать 30 ° C (86 ° F).	Более высокие и стабильные показания емкости; меньше сульфатирования.
Ограничения	Время медленной зарядки; Показания емкости могут быть непоследовательными и уменьшаться с каждым циклом. Сульфатирование может происходить без выравнивающего заряда.	Подвержены коррозии и выделению газов. Требуется доливка воды. Не подходит для зарядки при высоких комнатных температурах, вызывая сильную перезарядку.

Таблица 1: Влияние напряжения заряда на небольшую свинцово-кислотную батарею

Цилиндрические свинцово-кислотные элементы имеют более высокие настройки напряжения, чем VRLA и стартерные батареи.

После полной зарядки путем насыщения аккумулятор не должен находиться при максимальном напряжении более 48 часов и должен быть понижен до уровня напряжения холостого хода. Это особенно важно для герметичных систем, поскольку они менее устойчивы к перезарядке, чем затопленные системы. При зарядке сверх указанных пределов избыточная энергия превращается в тепло, и аккумулятор начинает газовать.

Рекомендуемое напряжение холостого хода для большинства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей составляет от 2,25 В до 2,27 В на элемент. Большие стационарные батареи при 25 ° C (77 ° F) обычно плавают при 2.25В / ячейка. Производители рекомендуют снижать уровень поплавкового заряда, когда температура окружающей среды поднимается выше 29 ° C (85 ° F).

Рисунок 2 иллюстрирует срок службы свинцово-кислотной батареи, которая поддерживается при напряжении холостого хода от 2,25 В до 2,30 В / элемент и при температуре от 20 ° C до 25 ° C (от 60 ° F до 77 ° F). После 4 лет эксплуатации становятся видимыми постоянные потери мощности, превышающие 80%. Эти потери больше, если аккумулятор требует периодических глубоких разрядов. Повышенный нагрев также сокращает срок службы батареи.(См. Также BU-806a: Как нагрев и нагрузка влияют на срок службы батареи)

Рисунок 2: Потеря емкости в режиме ожидания ^[2]

Постоянную потерю емкости можно свести к минимуму при работе при умеренной комнатной температуре и плавающем напряжении 2,25–2,30 В / элемент.

Не все зарядные устройства имеют плавающий заряд, и очень немногие дорожные транспортные средства имеют это положение. Если зарядное устройство остается на максимальном заряде и не опускается ниже 2,30 В на элемент, снимите заряд через 48 часов зарядки.Подзаряжайте каждые 6 месяцев при хранении; ГОСА каждые 6–12 месяцев.

Эти описанные настройки напряжения применимы к затопленным элементам и батареям с клапаном сброса давления около 34 кПа (5 фунтов на кв. Дюйм). Цилиндрический герметичный свинцово-кислотный элемент, такой как элемент Hawker Cyclon, требует более высоких настроек напряжения, а пределы должны устанавливаться в соответствии со спецификациями производителя. Несоблюдение рекомендованного напряжения приведет к постепенному снижению емкости из-за сульфатации. Ячейка Hawker Cyclon имеет настройку сброса давления 345 кПа (50 фунтов на кв. Дюйм).Это позволяет некоторую рекомбинацию газов, образующихся во время заряда.

Старые батареи представляют проблему при установке напряжения плавающего заряда, потому что каждая ячейка имеет свое уникальное состояние. Подключенные в цепочку, все ячейки получают одинаковый зарядный ток, и управлять напряжением отдельных ячеек, когда каждая из них достигает полной емкости, практически невозможно. Слабые клетки могут перезаряжаться, в то время как сильные клетки остаются в голодном состоянии. Плавающий ток, который слишком велик для выцветшего элемента, может сульфатировать сильного соседа из-за недостаточного заряда.Доступны устройства балансировки ячеек, которые компенсируют разницу в напряжении, вызванную дисбалансом ячеек.

Пульсации напряжения также вызывают проблемы с большими стационарными батареями. Пик напряжения представляет собой перезаряд, вызывающий выделение водорода, в то время как впадина вызывает кратковременный разряд, который создает состояние голодания, приводящее к истощению электролита. Производители ограничивают колебания напряжения заряда до 5 процентов.

Многое было сказано об импульсной зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов для уменьшения сульфатации.Результаты неубедительны, и выгоды производителей и технических специалистов разделились. Если бы можно было измерить сульфатирование и применить правильное количество пульсаций, то это лекарство могло бы принести пользу; однако лечение без знания основных побочных эффектов может нанести вред батарее.

Большинство стационарных аккумуляторов постоянно заряжаются, и это работает достаточно хорошо. Другой метод — это гистерезисный заряд , который отключает плавающий ток, когда аккумулятор переходит в режим ожидания.Батарея по существу помещается в хранилище и время от времени «заимствуется» только для подзарядки, чтобы восполнить потерю энергии из-за саморазряда или при приложении нагрузки. Этот режим хорошо подходит для инсталляций, которые не потребляют нагрузку в режиме ожидания.

Свинцово-кислотные батареи всегда должны храниться в заряженном состоянии. Подзарядку следует применять каждые 6 месяцев, чтобы напряжение не упало ниже 2,05 В на элемент и не привело к сульфатированию аккумулятора. С помощью AGM эти требования можно смягчить.

Измерение напряжения холостого хода (OCV) при хранении обеспечивает надежную индикацию состояния заряда аккумулятора. Напряжение ячейки 2,10 В при комнатной температуре показывает заряд около 90 процентов. Такая батарея находится в хорошем состоянии и требует лишь кратковременной полной зарядки перед использованием. (См. Также BU-903: Как измерить состояние заряда)

При измерении напряжения холостого хода соблюдайте температуру хранения. Холодный аккумулятор немного снижает напряжение, а теплый его увеличивает.Использование OCV для оценки состояния заряда лучше всего работает, когда аккумулятор отдыхал в течение нескольких часов, потому что заряд или разряд приводит в движение аккумулятор и искажает напряжение.

Некоторые покупатели не принимают поставки новых батарей, если OCV при входящем контроле ниже 2,10 В на элемент. Низкое напряжение предполагает частичный заряд из-за длительного хранения или высокий саморазряд, вызванный коротким замыканием. Пользователи аккумуляторов обнаружили, что блоки с более низким напряжением, чем указанное, имеют более высокую частоту отказов, чем блоки с более высоким напряжением.Хотя внутреннее обслуживание часто позволяет вывести такие батареи на полную мощность, время и необходимое оборудование увеличивают эксплуатационные расходы. (Обратите внимание, что порог приемлемости 2,10 В / элемент не применяется одинаково ко всем типам свинцово-кислотных кислот.)

Свинцово-кислотный свинцово-кислотный аккумулятор эффективно обеспечивает высокий заряд при правильной температуре и достаточном токе заряда. Исключение составляет зарядка при 40 ° C (104 ° F) и слабом токе, как показано на рис. 3 . Что касается высокой эффективности, свинцово-кислотная кислота разделяет это прекрасное свойство с литий-ионным, которое составляет около 99%.См. BU-409: Зарядка литий-ионных аккумуляторов и BU-808b: Почему литий-ионные аккумуляторы умирают?

Рис. 3. Эффективность заряда свинцово-кислотной батареи ^[2]

Свинцово-кислотная батарея обеспечивает высокую эффективность заряда при правильной температуре и достаточном токе заряда.

Аргумент по поводу быстрой зарядки

Производители рекомендуют заряд C-rate 0,3C, но свинцово-кислотный может заряжаться с более высокой скоростью до 80% состояния заряда (SoC), не создавая кислородного и водного истощения.Кислород образуется только при перезарядке аккумулятора. Трехступенчатое зарядное устройство CCCV предотвращает это, ограничивая напряжение заряда до 2,40 В / элемент (14,40 В для 6 элементов), а затем понижая до плавающего заряда около 2,30 В / элемент (13,8 В для 6 элементов) при полной зарядке. . Это напряжения ниже стадии газовыделения.

Испытания показывают, что свинцово-кислотная аккумуляторная батарея может заряжаться при температуре до 1,5 ° C до тех пор, пока ток снижается до полного заряда, когда аккумулятор достигает примерно 2,3 В / элемент (14.0В с 6 ячейками). Приемлемость заряда наиболее высока при низком уровне SoC и уменьшается по мере заполнения батареи. Состояние аккумулятора и температура также играют важную роль при быстрой зарядке. Убедитесь, что аккумулятор не «закипает» и не нагревается во время зарядки. Следите за аккумулятором при зарядке сверх рекомендованной производителем скорости C.

Полив

Полив — самый важный шаг в обслуживании свинцово-кислотных аккумуляторов с затоплением; требование, которым слишком часто пренебрегают.Частота полива зависит от использования, способа зарядки и рабочей температуры. Чрезмерная зарядка также приводит к расходу воды.

Новую батарею следует проверять каждые несколько недель, чтобы оценить потребность в поливе. Это гарантирует, что верхняя часть пластин никогда не будет открыта. Открытая плита получит необратимые повреждения из-за окисления, что приведет к снижению емкости и снижению производительности.

При низком уровне электролита немедленно залейте в аккумулятор дистиллированную или деионизированную воду.В некоторых регионах разрешается использовать водопроводную воду. Не доливайте до правильного уровня перед зарядкой, так как это может вызвать переполнение во время зарядки. После зарядки всегда доливайте до желаемого уровня. Никогда не добавляйте электролит, так как это может снизить удельный вес и вызвать коррозию. Системы полива устраняют низкий уровень электролита за счет автоматического добавления нужного количества воды.

Простые инструкции по зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов

• Выполняйте зарядку в хорошо вентилируемом помещении.Газообразный водород, образующийся во время зарядки, взрывоопасен. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем при использовании аккумуляторов)
• Выберите подходящую программу зарядки для залитых, гелевых и AGM аккумуляторов. Проверьте рекомендуемые пороговые значения напряжения в технических характеристиках производителя.
• Заряжайте свинцово-кислотные батареи после каждого использования, чтобы предотвратить сульфатацию. Не храните при низком заряде.
• Пластины залитых аккумуляторов всегда должны быть полностью погружены в электролит. Заполните аккумулятор дистиллированной или деионизированной водой, чтобы покрыть пластины, если они разряжаются.Никогда не добавляйте электролит.
• Заполните уровень воды до назначенного уровня после зарядки . Переполнение при низком заряде аккумулятора может вызвать утечку кислоты во время зарядки.
• Образование пузырьков газа в заливной свинцово-кислотной среде указывает на то, что аккумулятор полностью заряжен. (Водород появляется на отрицательной пластине, а кислород — на положительной пластине).
• Понизьте напряжение плавающего заряда, если температура окружающей среды выше 29 ° C (85 ° F).
• Не допускайте замерзания свинцово-кислотной кислоты.Разряженный аккумулятор замерзает раньше, чем полностью заряженный. Никогда не заряжайте замерзший аккумулятор.
• Избегайте зарядки при температуре выше 49 ° C (120 ° F).

---

Ссылки

^[1] Предоставлено Cadex
^[2] Источник: Power-Sonic

Основы зарядного устройства | Chargetek.com

Основные сведения о зарядном устройстве | Chargetek.com

Цикл заряда батареи описывает соотношение напряжения и тока в батарее, когда зарядное устройство возвращает батарею энергоемкость.Аккумуляторы разного химического состава, например свинцово-кислотные, никель-кадмиевые и т. Д., Требуют разных методов зарядки. Два цикла зарядки, описанные ниже, цикл поддерживающей зарядки и цикл зарядки с тремя состояниями, предназначены для свинцово-кислотных аккумуляторов.

Цикл технического обслуживания Зарядные устройства

для техобслуживания полезны в таких приложениях, как хранение аккумуляторов, и когда обслуживающий персонал не требует возврата 100% емкости аккумулятора.

Chargetek 150 — это зарядное устройство для обслуживания.Зарядные устройства обслуживаемого типа полезны в таких приложениях, как хранение аккумуляторов, и там, где обслуживающий персонал не требует возврата 100% емкости аккумулятора. Зарядные устройства для обслуживания часто используются там, где нечасто используется первичный источник зарядки, такой как генератор переменного тока. Заряд аккумулятора поддерживается в течение длительного времени с помощью ремонтного зарядного устройства. См. Рисунок ниже.

Этап 1: режим зарядки постоянным током или объемной зарядки

Предполагая, что аккумулятор запускается в разряженном состоянии, зарядное устройство работает в режиме постоянного тока, при котором ток зарядного устройства поддерживается на постоянном значении, а напряжение аккумулятора может повышаться по мере его перезарядки.Примерно 80% емкости аккумулятора возвращается в область постоянного тока.

Этап 2: плавающий режим

Плавающий режим следует за режимом постоянного тока. Плавающий режим — это когда напряжение батареи поддерживается на уровне примерно 2,25 В на элемент или 13,5 В для батареи 12 В. Это зарядное устройство будет поддерживать аккумулятор в течение длительного времени без выкипания электролита или перезарядки аккумулятора.

Трехступенчатый цикл зарядки

Трехступенчатая зарядка — это метод, рекомендуемый большинством производителей свинцово-кислотных аккумуляторов как лучший и наиболее эффективный способ восстановить полную емкость аккумулятора и продлить срок его службы.Все свинцово-кислотные зарядные устройства Chargetek, за исключением CT150 (которое является зарядным устройством для обслуживания), являются трехступенчатыми зарядными устройствами и возвращают полную емкость. См. Рисунок ниже.

Этап 1: режим зарядки постоянным током или объемной зарядки

Предполагая, что аккумулятор запускается в разряженном состоянии, зарядное устройство работает в режиме постоянного тока, при котором ток зарядного устройства поддерживается на постоянном значении, а напряжение аккумулятора может повышаться по мере его перезарядки.Примерно 80% емкости аккумулятора возвращается в область постоянного тока.

Этап 2: Режим абсорбции

Когда напряжение батареи достигает приблизительно 2,4 В на элемент или 14,6 В для батареи 12 В, напряжение зарядного устройства остается постоянным на этом уровне, и ток батареи может уменьшаться. Именно в этот регион возвращаются последние 20% емкости аккумулятора. Этот уровень напряжения сохраняется до тех пор, пока ток батареи не снизится примерно до C / 50 — C / 100, где C — это номинальная мощность батареи в ампер-часах.Например, если это батарея на 100 ампер-часов, напряжение должно поддерживаться на уровне 2,5 В на элемент, пока ток не снизится до 1-2 ампер. Точная сумма обычно не критична.

Этап 3: плавающий режим

В точке, где ток снижается с C / 50 до C / 100, зарядное устройство переходит в плавающий режим. Плавающий режим — это когда напряжение на аккумуляторе поддерживается на уровне примерно 2,25 В на элемент или 13,5 В для аккумулятора 12 В. Это напряжение будет поддерживать состояние полного заряда аккумулятора без кипения электролита или перезарядки аккумулятора.

Четырехступенчатый цикл зарядки

Четырехступенчатая зарядка обеспечивает постоянный ток аккумулятора до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение поглощения (V _FSTERM ). Затем происходит переход в режим абсорбции, и напряжение батареи регулируется на уровне V _FSTERM , пока ток не снизится до I _ABTERM . Плавающий режим следует за и регулирует напряжение аккумулятора на уровне V _FL . По усмотрению пользователя может быть включен режим эквализации.

Этапы 1, 2 и 3: см. Описания выше в трехступенчатом цикле зарядки

Этап 4: Режим выравнивания

Назначение режима выравнивания — удалить сульфат из свинцовых пластин и устранить расслоение электролита.Приблизительно 2,5–2,6 В на элемент подается на батарею при очень низком значении зарядного тока, обычно менее 0,5 А. Режим выравнивания может длиться от нескольких часов до 24 часов в зависимости от обстоятельств.

Для получения дополнительной информации о выравнивании и десульфатации см. в этой презентации.

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

позволяет выбрать метод подключения и включает регулируемый стабилизатор тока 100 мА с малым падением напряжения

Литий-ионные аккумуляторы

, включая литий-ионные полимерные, относительно близки к идеальным аккумуляторам: высокая плотность энергии, легкий вес, низкий саморазряд, высокое напряжение (по сравнению с другими элементами), отсутствие проблем с памятью, низкие эксплуатационные расходы и, что самое главное, , их просто заряжать.Конечно, есть и недостатки, но оставим это на потом в этой статье.

Поскольку многие портативные устройства могут работать от одной литий-ионной батареи, многие зарядные устройства для одной ячейки используют линейную, а не переключаемую топологию. Линейные зарядные устройства проще переключателей и сравнительно эффективны при низком перепаде входного и выходного напряжения, типичном для портативных устройств.

В этой статье представлено простое автономное зарядное устройство на 1 А, которое сочетает в себе многие желаемые характеристики зарядного устройства и стабилизатор LDO в крошечном низкопрофильном корпусе DFN размером 3 мм × 3 мм.Также кратко обсуждаются плюсы и минусы литий-ионных аккумуляторов, а также способы зарядки.

Существует несколько рекомендуемых методов зарядки литий-ионных аккумуляторов. Один из способов — подать на аккумулятор постоянное напряжение с ограничением по току в течение трех часов, а затем остановиться. При использовании этого метода аккумулятор будет заряжен на 100% через 3 часа при условии, что ток заряда установлен в диапазоне примерно от C ¹ до C / 2.

Второй аналогичный метод заключается в подаче на батарею ограниченного по току постоянного напряжения при одновременном контроле тока заряда.Во время первой части цикла зарядки зарядное устройство находится в режиме постоянного тока, при этом напряжение аккумулятора медленно повышается по мере того, как аккумулятор принимает заряд. Когда напряжение батареи приближается к запрограммированному постоянному (плавающему) напряжению, ток заряда начинает экспоненциально падать. Когда зарядный ток падает до достаточно низкого значения, зарядное устройство прекращает зарядку. В зависимости от выбранного минимального тока заряда аккумулятор заряжен от 95% до 100%. Поскольку литий-ионные батареи не способны поглощать перезаряд, весь ток заряда должен прекратиться, когда батарея полностью зарядится.

LTC4063 — это законченное одноэлементное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, которое предоставляет пользователю возможность выбора методов завершения зарядки и включает в себя регулируемый линейный регулятор 100 мА с низким падением напряжения. В дополнение к обычному алгоритму заряда при постоянном токе / постоянном напряжении, другие желательные функции включают ограничение мощности, которое снижает ток заряда при высокой температуре окружающей среды и / или в условиях высокого рассеяния мощности. Это позволяет зарядному устройству обеспечивать более высокие токи заряда в нормальных условиях и при этом обеспечивать безопасную зарядку в ненормальных условиях, таких как высокая температура окружающей среды, высокое входное напряжение или низкое напряжение батареи.

LTC4063 содержит много общих черт с другими литий-ионными зарядными устройствами, включая постоянную подзарядку при низком заряде батареи, автоматическую подзарядку, контроль тока заряда, вывод состояния заряда, возможность зарядки от USB-источника питания, низкий ток разряда батареи при удалении V _IN и точность (± 0,35%) точность напряжения заряда аккумулятора.

Что отличает это линейное зарядное устройство от других одноэлементных зарядных устройств, так это возможность выбора окончания заряда и встроенный регулятор напряжения. Прекращение может быть основано либо на общем времени, которое программируется, либо на минимальном токе заряда, который также программируется, либо цикл зарядки может быть остановлен пользователем с помощью контакта разрешения зарядки.

Регулятор с малым падением напряжения, который питается от батареи, регулируется от 1 В до почти 4,2 В и может обеспечивать нагрузку до 100 мА. Низкий рабочий ток покоя 15 мкА и ток отключения 2,5 мкА продлевают срок службы батареи.

Первая часть цикла заряда состоит из нагнетания постоянного тока (обычно 1С) в батарею до тех пор, пока напряжение элемента не приблизится к запрограммированному плавающему напряжению (обычно 4,2 В ± 1% или лучше), после чего зарядный ток начинает падать.Для разряженной батареи это происходит примерно через 30 минут, когда уровень заряда батареи составляет примерно 55% от полной емкости. Поскольку зарядный ток довольно быстро падает на этапе постоянного напряжения цикла зарядки, аккумуляторной батарее требуется еще 2 часа, чтобы довести ее до уровня заряда 100%. К сожалению, мало что можно сделать для ускорения этой части цикла зарядки без превышения рекомендованного напряжения зарядки.

В некоторых зарядных устройствах используется термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), который расположен рядом с аккумулятором или внутри него для измерения температуры аккумулятора.Это защищает аккумулятор, не позволяя начать цикл зарядки, если температура аккумулятора ниже 0 ° C или выше 50 ° C. Во время нормального цикла зарядки литий-ионные аккумуляторы очень мало нагреваются.

На рисунке 1 показан цикл зарядки LTC4063 для литий-ионного полимерного аккумулятора емкостью 900 мАч со скоростью 1С. Кривые показывают взаимосвязь между током заряда, напряжением аккумулятора, емкостью заряда и выходным сигналом CHRG. Поскольку был выбран метод завершения таймера, цикл зарядки завершился примерно через 172 минуты при 100% уровне заряда аккумулятора.(Примечание: зарядный ток ближе к концу цикла зарядки очень низкий — 6 мА). На рисунке 1 также показан выходной сигнал с открытым стоком CHRG, который был запрограммирован на повышение, когда ток заряда падает ниже 50 мА (порог I _DETECT ) или приблизительно C / 20.

Рис. 1. Цикл зарядки литий-ионного элемента емкостью 900 мАч, заряженного при 1С с использованием завершения таймера.

Рис. 2. Укомплектованное одноэлементное литий-ионное зарядное устройство с таймером, обнаружением минимального тока заряда 50 мА и стабилизатором напряжения 3 В 100 мА LDO.

Если бы был выбран метод завершения минимального тока заряда, а не метод таймера, цикл заряда закончился бы, когда сигнал CHRG стал высоким (через 105 минут). В этот момент аккумулятор заряжен примерно на 97%, а для зарядки последних 3% потребуется еще час. Программируемый пороговый уровень тока I _DETECT LTC4063 имеет превосходную точность даже при уровне тока всего 5 мА. Программирование низкого тока I _DETECT и выбор завершения минимального тока приведет к тому, что цикл зарядки закончится примерно в то же время, что и отключение таймера.

Какое окончание лучше? Из предыдущего абзаца кажется, что это может не иметь большого значения, потому что, выбрав низкий уровень тока I _DETECT , эти два метода можно сделать практически идентичными. Прекращение минимального зарядного тока может иметь преимущество в ситуации, когда может потребоваться выбрать разные уровни зарядного тока во время цикла зарядки, или при зарядке батареи, которая все еще имеет частичный заряд, цикл зарядки может быть очень коротким. Но завершение таймера может быть лучше, если нагрузка, превышающая запрограммированный уровень тока I _DETECT , постоянно подключена к батарее.В этой ситуации цикл зарядки может никогда не закончиться. Кроме того, при завершении таймера, если батарея не достигает порога перезарядки 4,1 В, когда таймер заканчивается, таймер сбрасывается и начинается новый цикл зарядки.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C». Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мАч. Например, батарея с номиналом 900 мАч может обеспечить нагрузку 900 мА в течение одного часа, прежде чем батарея разрядится.В том же примере зарядка аккумулятора со скоростью C / 3 будет означать зарядку на 300 мА.

В семействе литий-ионных батарей есть несколько составов: в основном оксид лития-кобальта или оксид лития-марганца в качестве положительного электрода и либо кокс, либо графит в качестве отрицательного электрода. Электролит представляет собой жидкость в цилиндрических ячейках или твердое тело или гель в литий-ионных полимерных ячейках. Поскольку в полимерных ячейках не используется жидкость, упаковка ячейки может состоять из недорогого легкого мешочка из фольги, который может быть выполнен в различных формах, включая очень тонкие ячейки, идеально подходящий для сотовых телефонов и других небольших портативных устройств.Хотя характеристики разряда и производительность разных типов литий-ионных элементов различаются, характеристики зарядки по существу одинаковы.

Технология перезаряжаемых литиевых батарей является относительно новой, и поэтому многие улучшения будущих характеристик батарей практически гарантированы. Различные материалы, химические вещества и конструкция, несомненно, позволят создать аккумулятор, который будет еще ближе к идеальному аккумулятору.

Рекомендуемое напряжение заряда — это компромисс между емкостью элемента, сроком службы элемента и безопасностью элемента.Более высокие напряжения заряда увеличивают емкость ячейки в мАч, но сокращают срок ее службы. Также существуют верхние пределы, которых необходимо придерживаться из соображений безопасности. Чаще всего напряжение заряда составляет 4,2 В ± 1%, хотя в будущих конструкциях аккумуляторов напряжение может быть немного выше. В приложениях, в которых срок службы превышает емкость элемента, более низкое напряжение заряда значительно увеличивает срок службы. Циклы мелкой, а не глубокой разрядки также увеличивают срок службы. Срок службы литий-ионной батареи обычно заканчивается, когда ее емкость падает до 80% от номинальной.

Один из менее известных фактов о литий-ионных аккумуляторах — это их характеристики старения. Литий-ионные батареи имеют ограниченный срок службы вне зависимости от того, хранятся они или используются ежедневно. Необратимая потеря емкости, особенно для литий-марганцевых химикатов, увеличивается с увеличением уровня заряда и температуры. Например, хранение батареи при уровне заряда 40% при 25 ° C в течение года может привести к постоянной потере емкости на 4%, тогда как при хранении при уровне заряда 100% постоянная потеря емкости будет близка к 20%. .Хранение на уровне 100% заряда при 40 ° C может привести к необратимой потере емкости до 35% через год. Конечно, дальнейшие улучшения в технологии литий-ионных аккумуляторов наверняка минимизируют старение.

Литий-ионные аккумуляторы

не могут поглощать перезаряд. Зарядный ток должен быть полностью отключен, когда аккумулятор полностью заряжен. Избыточная зарядка может вызвать внутреннее металлическое покрытие литием, что является проблемой безопасности. Кроме того, литий-ионные батареи не следует разряжать ниже 2,5–3 В, в зависимости от химического состава батареи, поскольку внутреннее меднение может вызвать короткое замыкание.

Большинство производителей литий-ионных аккумуляторов не продают аккумуляторы, если они не имеют встроенной схемы защиты аккумуляторного блока для обеспечения безопасности и продления срока службы аккумулятора. Схема включает переключатель на полевом транзисторе, включенный последовательно с аккумулятором, который отключается в случае перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки по току и перегрева при зарядке или разрядке аккумулятора. Длительное перенапряжение во время зарядки может привести к перегреву, взрыву или даже взрыву аккумулятора.При разрядке защита блока отключает батарею, если напряжение батареи падает ниже заданного порогового уровня или если ток батареи превышает заданный предел. Без защиты блока литий-ионные батареи могут быть легко повреждены или, что еще хуже, могут вызвать повреждение других схем или телесные повреждения.

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов LTC4063 предлагает пользователю отличное сочетание упаковки (3 мм × 3 мм DFN), высокого зарядного тока (1 А), постоянного напряжения (0,35%), низкого допустимого тока I _DETECT (5 мА), выбор оконечной нагрузки и встроенный стабилизатор 100 мА LDO.Два других зарядных устройства имеют схожие характеристики зарядки, но различаются функциями.