При какой температуре заряжать аккумулятор: Можно ли заряжать автомобильный аккумулятор при минусовой температуре? -Вопрос-ответ

Можно ли заряжать аккумулятор на морозе

Потребность в восстановлении разряженной аккумуляторной батареи — достаточно частая ситуация. Нередко с этим сталкиваются автомобилисты на уличной стоянке во время сильной минусовой температуры. Чем ниже температура, тем быстрее падает заряд аккумуляторной емкости.

Почему нужно подзаряжать АКБ зимой

Больше половины водителей зимой ездят с аккумулятором, который не полностью заряжен, это около 30% зарядки. При работе мотора подзарядка идет сама по себе. Но чтобы аккумулятор подзарядился на полную мощность, необходимо, чтобы генератор беспрерывно работал в течение 30-40 минут, а в период холодов это время еще увеличивается.

При использовании только что купленного АКБ можно его и не заряжать, хотя и рекомендуется это сделать. Новый аккумулятор нужно 2-3 раза максимально разрядить, а затем снова подзарядить, эта процедура продлит срок его эксплуатации.

Особенности зарядки аккумулятора на морозе

Пользователи интересуются, можно ли заряжать аккумулятор на морозе. Многие транспортные средства, особенно в больших городах стоят на уличных стоянках. Все это нехорошо влияет на АКБ в период холодов.

Через несколько недель заряд падает, машина утром просто не заведется, вода в корпусе замерзнет, что представляет опасность. Чтобы избежать этого, необходимо вовремя производить зарядку АКБ при помощи устройства, предназначенного для этого.

Зарядка АКБ в домашних условиях

В инструкции по эксплуатации рекомендуется заряжать батарею при диапазоне температур +20…+25°С. Это условие считается наиболее подходящим для пачек пластин и электролита, но не у всех автовладельцев есть такие возможности, многие это делают на улице при минусовых температурах.

Рекомендации по подзарядке АКБ:

1. Желательно по возможности приобретать зарядку со специальной функцией «зимняя работа», как только включается эта функция, подсоединяются провода к клеммам.
2. Если такой возможности нет, то рекомендуется при помощи тока повышенного напряжения прогреть аккумулятор, в течение примерно 25 минут.
   Сначала на 20% применяется большее напряжение, чем рекомендовано для зарядки вашего питания. После, как произойдет достаточное прогревание батареи, напряжение можно снизить до минимальной цифры.
3. Рекомендуется по возможности подключать провода сразу же после приезда. В это время под капотом держится тепло, батарея нагрета до нужных температур, подача на нее повышенного тока не нужна. Например, если у автовладельца современное зарядное устройство от АЕТ, АКБ можно заряжать на протяжении всей ночи. При максимальной зарядке прибор автоматически отключится.

Но даже такое короткое прогревание двигателя даст возможность утром нормально завести машину. Вечером рекомендуется повторить все сначала.

Особенно плохо глубокий разряд переносят аккумуляторы кальциевого типа. Если их вовремя не подзарядить, срок службы будет становиться все меньше или же они полностью испортятся.

Данных советов достаточно для нормальной подзарядки батареи, особенно, если на улице не холодно и мороз несильный. Но бывает, что длительные морозы ниже -18°С не дают такой возможности. В таком случае нужно снимать АКБ и заряжать его дома, хоть это и займет намного больше времени.

Зарядка некоторых типов батарей:

1. Свинцово-кислотные батареи — температура при зарядке -20… +50°С, температура при разряде -20… +50°С.
2. NI-Cd NI-Mh — температура при заряде — 0… 45°С, температура при разрядке — 20… +65°С.
3. Li-LON — температура при заряде 0… 45°С, температура при разряде -20… +60°С, не допускается заряд при температуре ниже нуля.

Качество работы свинцовой батареи во многом зависит от электролита, т.к. от него зависит накопление заряда внутри аккумуляторной батареи.

Поэтому в зимний период времени нужно следить за тем, чтобы плотность электролита не падала, особенно в сильные морозы. Иногда нужно подзаряжать батарею, желательно в теплом помещении.

На некоторых современных моделях аккумулятора есть специальный глазок, если он светится зеленым цветом, то все в норме, если же цвет черный или белый, то батарею следует обслужить.

При низких температурах от -20°С и ниже для подзарядки аккумулятора необходимо ехать за рулем не менее 4 часов. Но если моторный отсек утеплен, сам двигатель достаточно быстро прогреет мотор и батарею, а соответственно, аккумулятор будет заряжаться быстрее.

Как правильно заряжать аккумулятор зимой

• 
  

Эта статья посвящена особенностям зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов при низких температурах. 

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов в холодную (или действительно жаркую) погоду требует особого внимания, в первую очередь из-за того, что при низких температурах требуется более высокое зарядное напряжение, а при высоких температурах — наоборот, более низкое.

Следовательно, для улучшения работы батареи зарядка должна производиться «с температурной компенсацией», и это требование настоятельно необходимо к применению — особенно, когда ожидается, что температура батареи будет ниже +0 °C или выше +30 °C. Центральная точка для температурной компенсации составляет 25 °C. От этой температуры вводятся все коррекции  — в большую или меньшую стороны.

Надо помнить, что холодная погода снижает емкость аккумулятора. Это еще один фактор, который необходимо учитывать, наряду с нагрузкой и скоростью зарядки по сравнению с емкостью батареи  (Ач), измеряемой в стандартных условиях.

Оба этих фактора влияют на правильный выбор и последующую емкость батареи — для вашего конкретного применения.

Емкость батареи в Ач обычно указывается как 20-часовая емкость при 25 °C. Скорость разряда или нагрузку можно записать так же как 0,05C, где, например, C — это коэффициент нагрузки для 20-часовой номинальной емкости аккумулятора при 25 °C, а коэффициент 0,05 — ток разряда (в единицах от номинальной емкости).

Пример: если батарея номиналом 100 Ач, то нагрузка 1/20 или  0,05 будет составлять 100 x 0,05 = 5 А или 100/20, что также составляет 5 А при разряде в течение этого 20-часового периода. Следовательно, нагрузка 10А на батарею с номиналом 20 Ач, рассчитанную на 20 часов, будет равна скорости разряда 0,1С, скорость разряда 0,2С на 200 Ач будет равна 40 А и так далее…

При заказе аккумулятора вы можете увидеть его значение в Ач, равное 20 часам разряда (стандартное значение), а 10-ти и 5-ти часовое значение — в инструкции по эксплуатации, чтобы вы могли видеть, как емкость «уменьшается» при увеличении тока нагрузки.  Некоторые даже указывают 25-часовую, что часто вводит людей в заблуждение- якобы,  они получают батарею большей емкости, чем стандартная.

Напомним, что емкость снижается при низких температурах, как и при более высоких скоростях разряда C, превышающих 20 часов при 0,05C. Это снижение емкости из-за более высоких скоростей разряда обусловлено законом Пойкерта .

График, показывающий влияние на емкость аккумулятора в зависимости от температуры и нагрузки:

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи бывают разных типов:

• Заливные свинцовые аккумуляторы с возможностью долива каждой из шести ячеек дистиллированной  водой Речь идет о 12В АКБ).
• Так называемый «герметичный» свинцовый аккумулятор или, скорее, необслуживаемый аккумулятор. Они не могут быть долиты и часто имеют зеленый или красный индикатор проверки.
• AGM клапанно-регулируемая свинцово-кислотная технология (VRLA), где электролит абсорбируется в стекловолоконной мембране.
• GEL, где аналогично AGM, но электролит — не  жидкий, а находится в состоянии геля.

Все вышеперечисленное модели относятся  к свинцовым батареям. Victron Energy продает батареи VRLA AGM и Gel (ячейки 6 штук по  2 В), а так же Литиевые…

На сегодня ассортимент Victron состоит из свинцовых АКБ следующих типов:

• тип GEL (лучший жизненный цикл, чем у AGM).
  
• тип AGM (лучше, чем гель, подходит  для более высоких  токовых нагрузок и хорош для использования с инверторами).
• AGM Telecom. Разработанный в первую очередь для телекоммуникационных применений, но также является отличным «экономным вариантом» для морских и автомобильных применений.
• AGM Super Cycle (лучше всего применять в системах, где ожидается частая разрядка до 60-80% DOD).
• Свинцово-углеродная батарея (Carbon — за счет  добавления  угле волокна имеет лучшие характеристики и строк жизни — улучшенная мощность при частичном заряде, больше циклов и более высокая эффективность).

Кроме того, Victron также продает специальные свинцово-кислотные аккумуляторы — 2В модули, в основном используются  для солнечных систем.

• OPzV 2V отдельные элементы батареи. Большой срок службы, гель высокой емкости.
  
• OPzS 2V отдельные элементы батареи. Долговечные трубчатые пластинчатые батареи большой емкости для специальных солнечных систем, жидкий  электролит.

Температурная компенсация и зарядка

Теперь, когда мы познакомились с типами батарей, их емкостями при разных нагрузках  — нам нужно уточнить некоторые цифры для температурной компенсации и зарядки.

Рекомендуемая температурная компенсация для батарей Victron VRLA составляет — 4 мВ/элемент (что составляет -24 мВ / °C для батареи из 6-ти элементов — т. е. 12 В).

Помимо зарядки в холодную погоду, зарядный ток предпочтительно не должен превышать 0,2С (20 А для батареи емкостью 100 Ач), поскольку температура батареи будет иметь тенденцию к увеличению более чем на 10 °С, если ток зарядки превышает 0,2С. Поэтому температурная компенсация также требуется, если ток зарядки превышает 0,2C.

Как добиться зарядки с компенсацией температуры и напряжения?

Для  этого существует целый  ряд продуктов от Victron — это инверторы c ЗУ,  отдельные ЗУ и солнечные контроллеры.

С нашим ассортиментом инверторов/зарядных устройств и с момента выхода версии прошивки VE.Bus 415 некоторое время назад удалось добиться следующих показателей:

• Температурная компенсация теперь работает до -20 град С
• Применима  для всех заданных значений напряжения
  
• Как только температура опускается ниже -30 °C, механизм компенсации отключается (при этом применяются нормальные напряжения зарядки) и отображается предупреждение оператору.
  

Для систем, которые не используют инвертор с зарядным устройством (т.е. не используется датчик температуры), то мы можем предложить  к использованию специальный беспроводной датчик — Smart Battery Sense, чтобы гарантировать, что зарядное устройство обеспечивают оптимальную зарядку с компенсацией напряжения и температурой для ваших батарей, посредством беспроводной передачи точных значений напряжения и температуры батареи на ваш Solar Charge Controller или Smart зарядное устройство.

Эта информация затем используется для установки идеальных параметров заряда, что приводит к более полной и быстрой зарядке, улучшая срок службы аккумулятора и, следовательно, продлевая срок его службы.

Приложение Victron Toolkit позволяет рассчитать сечение кабеля и падение напряжения на нем для различных токов заряда АКБ. Нужно учитывать, что  длина кабеля — это полный путь от положительного и отрицательного зарядных кабелей батареи и может составлять несколько метров в обычных системах. И именно эту длину учитывает Smart Battery Sense (автоматически), чтобы обеспечить правильное зарядное напряжение, поступающее на батарею, благодаря тому, что зарядное напряжение компенсируется и корректируется — при любых  потерях в кабеле.

Все контроллеры заряда SmartSolar MPPT от Victron работают с технологией Smart Battery Sense.

Другие продукты также можно подключить к системе с датчиком Smart Battery Sense , используя при этом сетевое подключение — «VE.Smart Networking support». \\\

Идеальные рабочие температуры для литиевых батарей a- Fortress Power

Надлежащий температурный контроль для увеличения срока службы батарей

За три десятилетия с момента их первоначальной разработки возможности литиевых батарей продолжают расширяться. Современные аккумуляторы предлагают увеличенное время работы, более быструю зарядку и более стабильное питание.

Но остается разница между тем, на что способна батарея, и ее идеальными условиями для максимальной производительности. Например, когда мы смотрим на температуру, есть две четкие категории: диапазон температур, в котором батарея может работать, и идеальный диапазон рабочих температур для литиевых батарей.

Спросите 10 разных экспертов или проконсультируйтесь с десятью разными источниками, и вы получите десять разных ответов относительно потенциала батареи и идеальных температурных диапазонов. Но мы можем разделить лучшие ответы на три категории:

СТАТУС	ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР
Температура нагнетания	от -4°F до 130°F
Температура заряда	от 32°F до 114°F
Температура хранения	от 20°F до 95°F

Вынос? Литиевые батареи могут работать при любых температурах и средах. Даже самый жаркий летний день в пустыне Аризоны не достигает 130 ° F, в то время как аномально арктическая ночь понизит температуру настолько, что выбросы прекратятся.

Но когда вы доходите до экстремальных условий — очень холодных или очень жарких — условия начинают изнашивать аккумулятор, сокращая срок его службы.

Влияние низких температур на литиевые батареи

Когда температура опускается ниже точки замерзания, почти любая литиевая батарея автоматически прекращает зарядку. Но сами аккумуляторы не замерзают и будут продолжать разряжаться при таких температурах. Перед зарядкой аккумулятор следует нагреть до более умеренной температуры.

Ведутся усовершенствования литиевых батарей, позволяющие заряжать их при температурах ниже точки замерзания, но даже в этом случае заряд будет осуществляться при пониженных токах.

Старые свинцово-кислотные аккумуляторы могут опускаться ниже точки замерзания, но этому есть простое объяснение, по словам Джона Кромера, директора по продукции Fortress Power.

«Вы можете опуститься ниже точки замерзания со свинцовой кислотой из-за ее медленного поведения», — объяснил Кромер. «Свинцовая кислота имеет репутацию используемой при более экстремальных температурах, чем литий, но это потому, что она не имеет таких же вариантов использования, как литий.

«Завести машину — это не то же самое, что управлять домом. Кроме того, свинцово-кислотная батарея — более дешевая батарея с более коротким сроком службы — она не всегда нуждается или заслуживает такой же защиты, как более долговечная и дорогая система литиевых батарей».

Когда вы используете свинцово-кислотный аккумулятор при экстремальных температурах, вы действительно повреждаете аккумулятор.

Влияние высоких температур на литиевые батареи

Что касается отрицательного воздействия низких температур на батареи, тепло, безусловно, является злейшим врагом их срока службы.

Это не только литиевые батареи. Любая батарея, работающая при повышенной температуре, теряет емкость быстрее, чем при комнатной температуре. Вот почему, как и при экстремально низких температурах, зарядные устройства для литиевых аккумуляторов отключаются в диапазоне 115° F.

Что касается разрядки, литиевые батареи хорошо работают при повышенных температурах, но за счет сокращения срока службы.

«Глупо предполагать, что температура и срок службы батареи не зависят от температуры, — резюмировал Кромер.

Что такое идеал?

Так какая идеальная рабочая температура для литиевых батарей?

«Просто ненаучно говорить, что есть точная температура, которая слишком велика или недостаточна, — сказал Кромер. «В общем, горячее и холодное не так хорошо, как «теплое»».

Опять же, ответы из разных источников различаются, но наш ответ заключается в том, что диапазон от 50 ° F до верхнего предела 110 ° F позволяет батарее работать с максимальной производительностью, сохраняя при этом ее долговечность и способность функционировать с максимальной емкостью в течение 6000 циклов. .

С учетом 2000 и 3000 циклов этот диапазон увеличивается от 32°F до 120°F. 50 ° F или установите систему обогрева для нагрева батарей после достижения порога 50 ° F, вы увеличиваете или, по крайней мере, продлеваете срок службы вашей батареи. Хотя нагрев батареи требует энергии, альтернативой является более быстрая деградация или, в худшем случае, невозможность получить доступ к энергии, которая у вас есть, когда температура достигает точки замерзания.

Как температура влияет на работу батареи?

По мере того, как в США продолжает расти использование накопителей энергии, необходимо учитывать один важный фактор при предоставлении владельцам собственности возможностей производительности солнечных панелей, инверторов и аккумуляторов, которые с ними связаны. Этот фактор – температура. Температура, как горячая, так и холодная, может оказывать существенное влияние на жизненный цикл, глубину разряда (DOD), производительность и безопасность солнечных систем хранения. В связи с недавними погодными явлениями настало время узнать как можно больше о том, как температура может повлиять на батарею при проектировании систем накопления энергии для ваших клиентов.

За последние пару недель в США были зафиксированы рекордные температуры. В июле семь штатов зафиксировали самый теплый июль за последние 126 лет. Сообщается, что 16 августа 2020 года в Долине Смерти в Калифорнии они достигли 130 градусов по Фаренгейту, что, если это правда, считается самой высокой температурой, когда-либо зарегистрированной на планете. Но жара — не единственный фактор, о котором следует думать, в мае 2020 года в северо-восточном регионе США выпал снег! Далеко позади традиционный конец зимы. Из-за преобладания этих странных температурных колебаний важно учитывать влияние экстремально высоких и низких температур на производительность батареи и разрабатывать решения для этих проблем в вашей конструкции.

Как упоминалось выше, основными характеристиками батарей, на которые влияет температура, являются производительность, срок службы и безопасность. Однако то, как влияют на эти показатели, зависит от температуры: высокая температура изменяет батарею по-другому, чем если бы она была очень холодной. Во-первых, давайте сосредоточимся на том, как высокие температуры могут повлиять на производительность батареи.

Воздействие тепла

Повышение температуры влияет на химические реакции, происходящие внутри батареи. По мере повышения температуры батареи химические реакции внутри батареи также ускоряются. При более высоких температурах одним из эффектов литий-ионных аккумуляторов является повышение производительности и увеличение емкости аккумулятора. Исследование Scientific Reports показало, что повышение температуры с 77 градусов по Фаренгейту до 113 градусов по Фаренгейту привело к увеличению максимальной емкости хранилища на 20%. Однако у такой повышенной производительности есть побочный эффект — срок службы батареи со временем сокращается. В том же исследовании было обнаружено, что когда батарея заряжается при 113 градусах по сравнению с 77, ухудшение жизненного цикла было гораздо более значительным при более высокой температуре. За первые 200 циклов производительность батареи ухудшилась только на 3,3% при 77 градусах; при 113 градусах производительность снизилась на 6,7%.

Это более чем в два раза превышает степень деградации! Из-за большей деградации при более высоких температурах срок службы батареи может значительно сократиться из-за постоянного воздействия экстремальных температур. Хотя тепловое воздействие временно увеличивает емкость батареи, ущерб, который оно наносит жизненному циклу, может вызвать долгосрочные проблемы, и следует избегать длительного теплового воздействия.

 

Воздействие холода

Длительное воздействие низких температур также оказывает большое влияние на рабочие характеристики и безопасность батареи. При понижении температуры внутреннее сопротивление батареи увеличивается. Это означает, что для зарядки батареи требуется больше усилий, что, в свою очередь, снижает ее емкость. Однако важно отметить, что потеря емкости также зависит от скоростей заряда и разряда, а влияние холода на аккумуляторы, изготовленные из разных химических веществ, различно. Например, свинцово-кислотная батарея может обеспечить только половину номинальной емкости при 0 ° F.