Процесс зарядки аккумулятора: Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля — Интернет-журнал «Электрон» Выпуск №5

Содержание

Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля - Интернет-журнал "Электрон" Выпуск №5

В настоящее время существует много методов заряда аккумуляторов. Есть более современные, требующие специальных зарядных устройств, а есть и простые, классические методы заряда, известные еще с момента создания аккумуляторных батарей и пользующие популярностью по сей день.

Сегодня рассмотрим два классических метода заряда аккумуляторной батареи.

1. Заряд аккумулятора при постоянстве зарядного тока. I=const.

2. Заряд аккумулятор при постоянстве зарядного напряжения. U=const.

Сегодня нам потребуются следующие приборы:

1. Уровнемерная трубка (если есть)

2. Ареометр.

3. Вольтметр (мультиметр или встроенный прибор зарядного устройства).

4. Зарядное устройство.

 

Перед началом зарядки аккумулятора нужно убедиться в необходимости этого, то есть произвести проверку аккумулятора и подготовить его к зарядке, для этого нам необходимо:

 

1. Очистить корпус батареи, клеммы от окислов, вывернуть заливные пробки

2. Проверить уровень электролита с помощью уровнемерной трубки и если наблюдается пониженный уровень (менее 10-12 мм)необходимо долить дистиллированной воды.

3. Измерить плотность электролита с помощью ареометра

4. Измерить напряжение (ЭДС) аккумулятора с помощью вольтметра или мультиметра.

...и желательно записать или запомнить эти значения они нам понадобятся для контроля конца заряда аккумулятора.

По измеренным значениям плотности и напряжения аккумулятора оценить нуждается ли он все-таки в зарядке или нет.

Плотность электролита в полностью заряженной батареи измеренная при температуре +25°С в зависимости от климатической зоны должна соответствовать значениям указанным в таблице.

Напряжение на полностью заряженной батареи должно быть не менее 12,6 вольта.

Как проверить аккумулятор я уже подробно рассказывал во втором выпуске журнала ЭЛЕКТРОН.

Не заряжайте аккумулятор если в этом нет необходимости, так как это приведет к сокращению его срока службы в результате перезаряда батареи.

Принцип заряда аккумулятора состоит в том, что к аккумулятору подключается напряжение с зарядного устройства, причем для возникновения зарядного тока, то есть начала процесса заряда аккумулятора, зарядное напряжение должно быть всегда

больше напряжения на аккумуляторной батареи.

 

 

Если зарядное напряжение будет меньше напряжения на аккумуляторе, то направление тока в цепи поменяется и батарея начнет отдавать свою энергию зарядному устройству, то есть разряжаться на него.

Итак, рассмотрим первый метод заряда аккумуляторной батареи.

Заряд аккумулятора при постоянстве зарядного тока.

Заряд аккумулятора постоянным значением зарядного тока является основным универсальным методом заряда. Необходимо знать, что при использовании этого метода, в отличие от некоторых других, аккумуляторная батарея заряжается до 100% своей емкости.

При данном методе величина зарядного тока на протяжении всего заряда поддерживается неизменной.

Это достигается либо применением специальных зарядных устройств с функцией установки заданного значения зарядного тока, либо включением в цепь заряда реостата, однако в последнем случае изменять значения сопротивления реостата для достижения постоянства зарядного тока в процессе заряда необходимо самостоятельно.

Смысл в том, что в процессе заряда сопротивление аккумулятора и напряжение на нем изменяются, что приводит к уменьшению зарядного тока. Для поддержания зарядного тока на постоянном уровне необходимо увеличивать значение зарядного напряжения с помощью вышеупомянутого реостата.

Еще раз скажу, что в современных зарядных устройствах значение зарядного тока может поддерживается автоматически.

Сила зарядного тока обычно выбирается равной 10% от емкости аккумулятора, той, что указана на корпусе батарей. В литературе эта емкость обозначается как С20, что является емкостью при 20 часовом режиме разряда. Просто запомните это.

Время заряда аккумулятора при этом зависит от степени его разряженности перед началом заряда. Если аккумулятор был разряжен полностью но не ниже 10 вольт, то ориентировочное время его заряда будет в пределах 10 часов.

Если вас не лимитирует время заряда, то лучше заряжать аккумулятор током 5% от емкости АКБ, при этом процесс заряда происходит более качественно и батарея заряжается на 100% от своей емкости, при этом увеличивается время заряда.

Заряд аккумуляторной батареи производится до достижения обильного газовыделения, постоянства напряжения и плотности электролита на протяжении 2 часов.

Напряжение зарядного устройства, подключенного к аккумуляторной батареи, обычно в конце заряда достигает величины 16-16,2 вольта.

Следует сказать, что в конце заряда аккумулятора методом постоянства зарядного тока происходит значительное увеличение температуры электролита в нем. Поэтому при достижении температуры 45 градусов, следует уменьшить зарядный ток в 2 раза, либо вообще прервать заряд для снижения температуры до 30-35 градусов.

Итак, берем зарядное устройство, подключаем плюсовой и минусовой зажим к клеммам аккумулятора, ручку установки зарядного тока ставим на минимум, то есть в крайнее левое положение, подключаем зарядное устройство в сеть.

Далее устанавливаем зарядный ток, равный 10% от емкости аккумулятора и через каждые 2 часа контролируем плотность электролита, напряжение на аккумуляторе, которые в процессе заряда аккумулятора будут увеличиваться и если есть возможность температуру электролита, либо хотя бы косвенно, трогая корпус АКБ рукой.

Если зарядное устройство не имеет функцию поддержания постоянства зарядного тока, то поддерживаем его в ручную, изменяя зарядное напряжение и контролируя зарядный ток через каждые полчаса по амперметру зарядного устройства, либо амперметру, включенному последовательно в зарядную цепь.

При достижении напряжения примерно 14 вольт, производим контроль плотности и напряжения через каждый час.

При наблюдении признаков заряда (кипение, постоянство плотности и напряжения), отключаем зарядное устройство от сети, отключаем зажимы от аккумулятора.

Наш аккумулятор заряжен.

Недостатки метода заряда:

1. Длительное время заряда аккумулятора (при заряде током 10% от емкости порядка 10 часов, при заряде током 5% от емкости – около 20 часов, при условии, что аккумулятор был полностью разряжен).

2. Необходимость частого контроля процесса заряда (зарядного тока, напряжения, плотности и температуры электролита).

3. Существует вероятность перезаряда аккумулятора.

Заряд аккумулятора при постоянстве зарядного напряжения.

Заряд аккумулятора при поддержании постоянного значения напряжения на нем является более ускоренным и простым методом введения батареи в строй.

Суть этого метода заряда заключается в следующем.

Зарядное устройство непосредственно подключается к аккумуляторной батареи и в процессе всего заряда поддерживается постоянное значение зарядного напряжения. При этом напряжение устанавливается в пределах 14,4-15 вольт (для 12-ти вольтового аккумулятора).

При таком методе заряда величина зарядного тока устанавливается, можно сказать, автоматически, в зависимости от степени разряда, плотности электролита, температуры и других факторов.

В начале заряда аккумулятора зарядный ток может достигать больших значений, даже 100% от емкости аккумулятора, так как ЭДС батарей имеет наименьшее значение, а разница между этой ЭДС и напряжением заряда наибольшее. Однако в процессе заряда ЭДС аккумулятора увеличивается, разность между ЭДС аккумулятора и зарядным напряжением уменьшается, тем самым уменьшается зарядный ток, который через 2-4 часа может достичь порядка 5-10% от емкости АКБ. Опять же все зависит от степени разряженности батареи.

Такие большие токи заряда и являются причиной более быстрого заряда аккумуляторной батарей.

В конце процесса заряда аккумулятора зарядный ток уменьшается почти до нуля, поэтому считается, что при заряде методом поддержания постоянного значения зарядного напряжения аккумулятор зарядится только до 90-95% от своей емкости.

Таким образом, при значении зарядного тока близкого к нулю, заряд можно прекратить, батарею привести в исходное состояние и установить на автомобиль.

Кстати заряд аккумулятора при постоянной величине зарядного напряжения реализован в автомобиле.

Если напряжение на аккумуляторе меньше 12,6-12,7 вольт (в зависимости от марки автомобиля), то реле регулятор подключает генератор к аккумулятору для его подзарядки. Причем напряжение с генератора соответствует величине 13,8-14,4 вольта (стандартное значение, в иномарках встречается напряжение генератора немного больше указанного значения).

Итак

1. Подключаем зарядное устройство к аккумулятору,

2. Устанавливаем зарядное напряжение пределах 14,4-15 вольт,

3. Контролируем зарядный ток аккумулятора

4. Снимаем аккумулятор с зарядки при значение ток близкого к нулю.

Недостатки метода:

1. Заряд аккумуляторной батареи производится не до полной ее емкости, а в среднем до 90-95% от ее значения.

2. Большая перегрузка источника зарядного напряжения в начале заряда, в следствие большого зарядного тока (актуально при заряде аккумулятора от генератора автомобиля).

По завершении заряда аккумуляторной батарей любым из методов необходимо:

1. Убедиться что напряжение на нем имеет значение не менее 12,6 вольта,

2. Плотность электролита в пределах 1.27 г/см3

3. Уровень электролита 10-12 мм над пластинами

4. Устранить возможные потеки электролита и установить аккумулятор на автомобиль.

А теперь вопрос. В некоторых видео на ютуб и в статьях на сайтах я встречал такой совет по подключению зарядного устройства к аккумулятору: сначала подключаем плюс, потом минус. Так вот я хотел бы узнать ваше мнение правильно ли это утверждение или последовательность подключения проводов зарядного устройства не имеет значения?

Пишите свои мнения в комментариях.

Предлагаю посмотреть подробное видео в котором я поясняю как зарядить аккумулятор используя два классических метода заряда:

Заряд аккумулятора

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.


 

Содержание статьи

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?


Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO

2). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции.

Положительный электрод

PbSO4 + H2O -> PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e

Отрицательный электрод

PbSO4 -> Pb + SO42- — 2e

Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением.

2PbSO4 + 2H2O -> Pb + 2H2SO4 + PbO2

В процессе заряда из электролита расходуется вода и постепенно увеличивается его плотность. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора находится около 1,27 гр/см3. Ниже можно посмотреть таблицу степени заряженности АКБ.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия


Сульфат свинца растворяется до определённого значения, а потом начинается электролиз воды. Он представляет собой разложение воды на водород и кислород. В результате наблюдается газовыделение, которое часто называют кипением электролита при перезаряде.

Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO4). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

По мере эксплуатации аккумуляторной батареи сульфата свинца на пластинах после заряда остаётся всё больше. Процесс носит название сульфатации. Он является причиной выхода из строя большинства свинцово-кислотных аккумуляторов на транспортных средствах.


Вернуться к содержанию
 
Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций.

Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.



В зарядных устройствах подобный режим чаще всего подразумевает подачу напряжения около 16 вольт на токовыводы, а ток уменьшается в процессе зарядки. Изначально величина тока не должна превышать 10% от номинальной ёмкости аккумулятора. По мере роста внутреннего сопротивления АКБ ток снижается до значений, соизмеримых с током саморазряда. Зарядное устройство фиксирует это и отключает процесс. К плюсам этого варианта следует отнести полную автоматизацию. Поставили аккумулятор на заряд и забыли.

Другой распространённой схемой является заряд постоянным током. Этот процесс включает в себя несколько этапов, на каждом из которых поддерживается постоянная сила тока.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора.

Обычно процесс выглядит следующим образом.

  • На первом этапе сила тока устанавливается в размере 10% от номинальной ёмкости АКБ. После этого проводится зарядка до постоянного напряжения 14,4 вольта.
  • Второй этап начинается с напряжения 14,4 вольта. Это значение является тем уровнем, на котором начинается разложение воды из электролита на кислород и водород. У аккумуляторов, выпускаемых по технологии Ca-Ca, это значение напряжения выше. Чтобы минимизировать выделение газов, сила тока снижается в два раза. То есть если на первом этапе она была 5 ампер, то здесь нужно уменьшить до 2,5 А.
  • Третий этап стартует с напряжения 15 вольт. Сила тока уменьшается два раза по сравнению со вторым этапом. Далее через определённые промежутки времени (1─2 часа) проверяется напряжение на терминалах. Как только оно перестаёт меняться, так можно считать процесс оконченным. На последнем этапе будет идти активное выделение газов. По этой причине аккумуляторная батарея должна находиться в хорошо проветриваемом помещении, а рядом не должно быть искр и открытого пламени.

Варианты постоянным током неудобен тем, что требует контроля со стороны человека на протяжении всего процесса. Поэтому он используется в тех случаях, когда аккумулятор испытал глубокий разряд. При этом на начальной стадии (до того, как напряжение АКБ не достигнет 12 вольт) ток подаётся импульсами. То есть, несколько секунд он подаётся на выводы аккумулятора, а затем отключается. Более подробно о разных режимах заряда свинцово-кислотных аккумуляторов можно прочитать в этом материале.

Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать.


Вернуться к содержанию
 

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.


Происходящие процессы

Наиболее распространёнными электрохимическими системами щелочных аккумуляторов являются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные. Рассмотрим процесс заряда на их примере. Оба типа батарей имеют положительный электрод с активной массой из гидроокиси никеля (NiOOH). В ней присутствует графит и окись бария. Окись бария продлевает срок службы АКБ, а графит увеличивает электропроводность активной массы.

Активная масса на отрицательном электроде в никель─кадмиевых аккумуляторах представляет собой смесь порошков кадмия (Cd) и железа (Fe). У никель─металлогидридных аккумуляторов активная масса на минусовом электроде является смесью порошков железа и его окислов. В неё добавляют сернокислый никель (NiSO4) и сернистое железо (FeS).


Электролитом чаще всего является 20%-й водный раствор едкого калия (КОН). Для увеличения срока службы в него является небольшое количество моногидрата лития (LiOH).

Ниже представлены реакции, происходящие в щелочном аккумуляторе при заряде.

Система Ni-MH

2Ni(OH)2 + 2KOH + Fe(OH)2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Fe

Система Ni-Cd

2Ni(OH)2 + 2KOH + Cd(OH)2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Cd

В процессе разряда активная масса на положительном электроде окисляется и 2Ni(OH)2 превращается в гидроокись никеля. Одновременно с этим в активной массе отрицательного электрода происходит восстановление, в результате которого образуется железо и кадмий.


Вернуться к содержанию
 
Режимы заряда

Если рассматривать заряд стандартного аккумуляторного элемента Ni-Cd, то рекомендуемый ток составляет 10─20% от номинальной ёмкости. Во время зарядки может доходить до 16 часов. Допустимый диапазон температур для зарядки щелочных аккумуляторов составляет от 0 до 50 по Цельсию. Наиболее эффективно процесс заряда происходит в диапазоне температур от 10 до 40 градусов Цельсия.

На практике конструкция щелочных аккумуляторов позволяет заряжать их током не менее 30% от номинальной ёмкости. Процесс заряда в этом случае занимает несколько часов. При заряде щелочных аккумуляторов есть один важный момент. Особенно это актуально для никель─кадмиевых батарей. Они имеют такую проблему, как «эффект памяти». Поэтому перед зарядом эти АКБ требуется разрядить. Подобным функционалом располагают многие зарядные устройства, предназначенные для работы со щелочными аккумуляторами.

Поэтому процесс зарядки щелочного аккумулятора чаще всего начинается с его разряда. При этом не должно допускаться снижение напряжения на выводах элемента ниже 1 вольта. После разряда запускается процесс заряда.

Различных схем заряда для щелочных батарей значительно больше, чем для свинцово-кислотных. Некоторые из них приведены на изображении ниже.



Существуют также различные механизмы определения окончания заряда щелочного элемента. В некоторых случаях может использоваться сразу несколько способов для фиксации окончания процесса. Более подробно о процессе заряда щелочных батарей можно узнать из этого материала.

В процессе заряда напряжение на выводах щелочного аккумулятора постепенно увеличивается до 1,6─1,75 вольта. На заключительном этапе напряжение может подниматься до 1,8 вольта. В случае с герметичными щелочными АКБ бывает так, что окончание заряда определяется переданными ампер-часами. Чтобы зарядить батарею целиком иногда расходуется количество энергии, соответствующее 150 процентам от номинальной ёмкости. Напряжение полностью заряженного щелочного аккумулятора в разомкнутой цепи составляет 1,45 вольта.
Вернуться к содержанию
 

Литиевые

Процесс заряда будет рассмотрен на примере литий─ионных аккумуляторных батарей. В последнее время они получили широкое распространение в качестве источников питания для бытовой техники, потребительской электроники, электроинструмента, электромобилей, электровелосипедов, скутеров и т. п. По сравнению с вышеописанными свинцово-кислотными и щелочными АКБ литий─ионные модели имеют более высокую энергоёмкость.


Происходящие процессы

В литиевый электрохимической системе сейчас используются различные химические соединения и периодически разрабатываются новые. Мы рассмотрим реакции, происходящие при заряде в большинстве распространённых коммерческих Li─Ion батареях.

Отрицательный электрод выполняется из материала, содержащего углерод. Благодаря его природе и составу электролита происходит процесс интеркаляции ионов лития в углерод. Углеродная матрица обладает слоистой структурой, которая может быть упорядоченной или частично упорядоченной. Это уже зависит от конкретного углеродосодержащего материала.

Материалы, используемые для производства положительного электрода, могут отличаться для различных разновидностей литиевых батарей. Чаще всего для этих целей используются литированные оксиды кобальта или никеля. Используются также литий─марганцевые шпинели.


Поиски новых материалов для положительного электрода ведутся постоянно и периодически выпускаются новые модели с усовершенствованными характеристиками.

При заряде литий─ионного аккумулятора на электродах протекают следующие реакции.

Положительный электрод

LiCoO2 -> Li1-xCoO2 + xLi+ +xe

Отрицательный электрод

C + xLi+ + xe -> CLix

В процессе интеркаляция ионы лития из электролита внедряются между слоями углерода. При этом объём углеродной матрицы меняется незначительно. Этими качествами был обусловлен выбор углерода в качестве материала анода. Помимо материала, содержащего углерод, в отрицательном электроде могут быть такие добавки, как олово, серебро и их сплавы. В некоторых моделях встречаются композитные материалы.


Вернуться к содержанию
 
Режимы заряда

Процесс заряда литий─ионных аккумуляторов комбинированный и проходит в два этапа. На первой стадии ведётся зарядка током, величина которого составляет от 20 до 100% от номинальной емкости батареи. Этот этап продолжается до того, пока напряжение АКБ не достигнет 4,1 вольта. После этого начинается второй этап, во время которого заряд ведётся при постоянном напряжении. По времени вся зарядка продолжается около 3 часов (при максимально допустимом токе), из которых на первый этап отводится один час. Более подробно о процессе заряда литиевых аккумуляторов можно прочитать в этой статье.

Окончание заряда фиксируется в тот момент, когда напряжение достигло максимального (4,1─4,2 В), а ток уменьшился до 3% от своей величины в начале процесса. В некоторых случаях возможен третий этап, который представляет собой хранение. Этот этап представляет собой периодическую подзарядку для компенсации ёмкости, потерянной в результате саморазряда.

Если увеличивать ток заряда выше 0,2─1*С, это не приводит к уменьшению времени процесса. В этом случае просто сокращается первый и увеличивается второй этап.

Бывают зарядные устройства, которые обеспечивают только первый этап зарядки. При таком варианте степень заряженности батареи составляет около 70─80%.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о заряде свинцово-кислотных, щелочных, литиевых аккумуляторов, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию

Можно ли прерывать процесс зарядки аккумулятора?

Современный автомобиль снабжен развитой системой электрооборудования, которая облегчает эксплуатацию. Для питания лампочек, контрольных приборов, стартера предназначены генератор и аккумулятор. 

Генератор обеспечивает работоспособность электрооборудования при работающем двигателе. 

Еще одна функция - зарядка аккумулятора, который:

  • выполняет функции источника энергии для потребителей на стоянках;
  • может частично взять на себя функции компенсации пиковых нагрузок;
  • вращает стартер для запуска двигателя.

Автомобильный аккумулятор рассчитан на определенный срок службы. Длительность эксплуатации определяют:

  • количество циклов заряда/разряда;
  • глубина разряда;
  • величина зарядного тока
  • отсутствие т.н. перезарядки.

Каким током проводится зарядка аккумулятора

Потеря емкости батареи при эксплуатации связана с:

  • ослаблением ремня генератора;
  • неисправностью генератора и реле-регулятора;
  • слабая затяжка клемм и образование окисных пленок;
  • недостаточная продолжительность поездок.

Кроме того, даже полностью заряженный накопитель теряет часть емкости при понижении температуры зимой.

Средняя емкость батареи легковых автомобилей составляет 55 – 65 А*час. Считается, что сила тока должна равняться одной десятой от емкости АКБ.

                                                                                  

На какие этапы делится зарядка аккумулятора 

Кислотные аккумуляторы обеспечивают экспоненциальный характер заряда. При выборе оптимального режима

  • за первый час он набирает 60% емкости, 
  • за второй – еще 15%;
  • за третий –10 %
  • за четвертый – 5 %
  • за следующие шесть часов – оставшиеся 10 %.

Накопленной энергии достаточно для запуска двигателя. Часто использовать такой режим нельзя, т.к. при нем происходит быстрая выработка ресурса.

Каким источником лучше выполнять зарядку аккумулятора

Оптимальный процесс зарядки сложен и заключается в поддержке на каждом этапе оптимальных напряжений и токов, которые меняются в широких пределах. Необходимые регулировки с непрерывным контролем реализуют специализированные источники. Важно правильно подобрать хорошее зарядное для аккумулятора автомобиля. 

Не опасны ли перерывы в зарядке аккумулятора

Физика процессов, происходящих в кислотных автомобильных аккумуляторах, такова, что они свободны от эффекта памяти. Его суть: при прекращении заряда устройство воспринимает его как предельное значение и в дальнейшем выше его не заряжается. Такие процессы характерны для твердотельных аккумуляторов, которые применялись для питания гаджетов.

Кислотный же аккумулятор после перерыва будет просто заряжаться с уровня прерывания.

Заключение

Таким образом, можно положительно ответить на вопрос, который сформулирован заголовком статьи. Автомобильный аккумулятор не демонстрирует эффект памяти. Перерывы заряда никоим образом не сказывается на емкости. Заявленная продолжительность эксплуатации обеспечивается правильной зарядкой аккумулятора от «умных» зарядных устройств.

Аккумулятор процессы зарядки и разрядки


    Рассмотрим процессы, протекающие при зарядке и разрядке аккумулятора. Процесс зарядки  [c.186]

    В качестве примера рассмотрим процесс зарядки и разрядки батареи аккумуляторов. Из закона сохранения энергии следует, что если мы при зарядке батареи до определенного состояния затрачиваем некоторое количество энергии, то при обратной разрядке до исходного состояния она отдаст то же количество энергии. Очевидно, что в зависимости от того, как будет производиться эта разрядка, выделение энергии может происходить в различных формах. Можно, например, всю энергию израсходовать на работу электромотора, который будет совершать механическую работу (подъем груза, сжатие газа с помощью компрессора и др.). В этом случае у = 0 и Л /=—А. Можно разрядить батарею, соединяя ее с электронагревательными приборами, расходуя всю выделяю- [c.188]

    Заряженный таким образом аккумулятор может работать как гальванический элемент, т. е. давать электрический ток. При этом происходит разрядка аккумулятора — процесс, обратный зарядке Необходимо только иметь в виду, что катод и анод теперь поменяются местами. В це.пом процесс зарядки и разрядки аккуму. 1я-тора может быть выражен уравнением [c.345]

    При разрядке реакции протекают в обратном направлении на отрицательном электроде происходит окисление РЬ° в РЬ +, а на поло кительном — восстановление РЬ + в РЬ +. Система при этом действует как окислительно-восстановительная пара. Как только свинец двух электродов перейдет в двухвалентное состояние, снова потребуется произвести зарядку аккумулятора. Протекающие в аккумуляторе процессы можно выразить в виде суммарного уравнения [c.323]

    Процессы зарядки и разрядки свинцового аккумулятора выражаются соответственно уравнениями [c.108]

    Если бы процессы зарядки и разрядки аккумуляторов были обратимыми, то кривые обоих процессов совпали бы. В действительности на зарядку затрачивается большая, а при разрядке получается меньшая работа, чем при обратимом процессе (рис. 2). [c.22]

    Уравнение (Н) представляет собой уравнение (I), но написанное в обратном порядке. Это говорит о том, что процессы зарядки и разрядки аккумулятора укладываются в одно общее уравнение  [c.353]

    Хотя процессы могут быть полностью обратимыми только в предельном случае, т. е. при бесконечно медленном их протекании, а все реальные процессы, протекающие с конечной скоростью (плотностью тока), необратимы, в некоторых случаях, схематизируя явление, неправильно считают обратимыми процессы, идущие с конечной скоростью. Обратимым, например, иногда представляют процесс зарядки и разрядки аккумулятора. [c.135]

    Простейшую химическую систему такого рода представляет собой обратимо действующий электрический аккумулятор. При переходе из состояния I (аккумулятор заряжен) в II (аккумулятор разряжен) и обратно происходят процессы теплообмена — поглощается или выделяется теплота Q и совершается или затрачивается электрическая работа Аъл- Опыт показывает, что их алгебраическая сумма оказывается одинаковой для процессов зарядки и разрядки. Однако этот пример относится к тому частному случаю, когда взаимные переходы [c.13]


    В качестве примера рассмотрим процесс зарядки и разрядки батареи аккумуляторов. Из закона сохранения энергии следует, что если мы при зарядке батареи до определенного состояния затрачиваем некоторое количество энергии, то при обратной разрядке до исходного состояния она отдаст то же количество энергии. Очевидно, что в зависимости от того, как будет производиться эта разрядка, выделение энергии может происходить в различных формах. Можно, например, всю энергию израсходовать на работу электромотора, который будет совершать механическую работу (подъем груза, сжатие газа с помощью компрессора и др.). В этом случае = О и А1/ = — А. Можно разрядить батарею, соединяя ее с электронагревательными приборами, расходуя всю выделяющуюся энергию для получения теплоты. В этом случае Л=0 и АС/ —Можно какую-нибудь часть энергии израсходовать на получение работы, а другую часть — на получение теплоты. Однако сумма полученной теплоты и произведенной работы будег одинаковой, если в разных случаях как начальные, так и конечные состояния аккумуляторов были одинаковы. Эта сумма равна убыли внутренней энергии системы и не зависит от пути ее перехода она не зависит, в частности, от того, в обратимой или необратимой форме осуществлялись те или другие стадии процесса .  [c.185]

    Аккумуляторами называются гальванические элементы многоразового и обратимого действия. Они способны превращать накопленную химическую энергию в электрическую (при их разряде), а электрическую — в химическую, создавая запас ее в процессе их заряда. Другими словами, после получения от аккумуляторов электрической энергии (разрядка) их способность снова отдавать электрическую энергию может быть восстановлена пропусканием через них электрического тока от внешнего источника (зарядка). [c.358]

    Помимо окисления К1(0Н)а чисто химическим путем, перевод его в гидроокись может быть достигнут электроокислением в щелочной среде. Процесс этот, наряду с использованием для обратного получения электрического тока сильных окислительных свойств Ы1(0Н)з, лежит в основе действия т. н. щелочного аккумулятора. Последний содержит один электрод, сформованный из порошка металлического Ре, другой — из водной окиси никеля. Оба электрода опущены в раствор КОН. Процессы при разрядке и зарядке могут быть переданы схемой  [c.409]

    Процессы, идущие в щелочном аккумуляторе при его разрядке и зарядке, можно выразить уравнением  [c.473]

    Расчеты емкости аккумулятора. Расчет газогидравлического аккумулятора в основном сводится к определению конструктивного (полного) его объема, а также полезной емкости. Под последней понимается объем жидкости, вытесняемой газом из аккумулятора в процессе его разрядки при понижении давления от максимального значения, соответствующего давлению в конце зарядки аккумулятора жидкостью, до минимального — при полном расширении газа (до давления в начале зарядки аккумулятора жидкостью). [c.476]

    При зарядке и разрядке аккумулятора процессы на электродах протекают по следующему уравнению  [c.8]

    Суммирование реакций (7) и (9) приводит к уравнению (5), написанному в обратном порядке. Таким образом, процессы зарядки и разрядки аккумулятора можно выразить общим уравнением  [c.365]

    Это уравнение, если прочесть его обычным образом — слева направо, выражает собой химическое изменение в аккумуляторе во время его работы (разрядка), если же уравнение прочесть справа налево, то оно выразит процесс зарядки аккумулятора. [c.436]

    Процессы в свинцовом аккумуляторе с хорошим приближением можно считать обращаемыми при разрядке его возвращается примерно 95—98% количества электричества, затраченного в процессе зарядки. Незначительная потеря объясняется главным образом тем, что в конце зарядки на электродах скапливаются водород и кислород, а на отделение этих газов от поверхности электродов при разрядке затрачивается некоторое количество электричества. [c.219]

    Так как на энергетический к. п. д. аккумулятора существенно влияет разность концентраций серной кислоты в порах между электродами, то понятно, что он также сильно зависит от плотности тока при разрядке и зарядке. Чем меньше плотность тока, тем больше времени имеется для диффузионного выравнивания концентраций, тем ближе количество энергии, отдаваемой при разрядке, к затраченной в процессе зарядки, следовательно, лучше к. п. д. Поэтому следует заряжать и разряжать аккумулятор возможно более слабым током. Это выгодно не только с точки зрения увеличения к. п. д., но и снижения разрушающего воздействия на электроды происходящих на них окислительных и восстановительных процессов оно тем меньше, [c.220]

    Следовательно, при разрядке аккумулятора во время его работы происходит реакция обратная той, которая происходила при его зарядке. Суммарно химические процессы, происходящие при зарядке аккумулятора и его разрядке, можно представить следующим образом  [c.371]

    На клеммах заряженного аккумулятора появляется разность потенциалов. Она имеет наибольшее значение в разомкнутом или компенсированном состоянии аккумулятора и называется в этом случае электродвижущей силой Е. Можно представить себе следующий процесс равновесного проведения зарядки — разрядки аккумулятора и, следовательно, соответствующих химических превращений на катоде— серно- [c.72]


    Этот процесс противоположен процессу, происходящему при зарядке аккумулятора. Получаемый при разрядке свинцового аккумулятора алектрический ток имеет напряжение около 2 в. [c.415]

    Вырабатываемый котельной установкой, но в данный момент не расходуемый, пар направляется в аккумулятор и вводится в воду, в ней конденсируется и отдает ей свое тепло парообразования (процесс зарядки). Аккумулированный таким образом пар может быть вновь возвращен путем снижения давления в аккумуляторе (т. е. при его разрядке) в периоды пиковой нагрузки котельной установки. [c.134]

    Аккумуляторы Несмотря на многочисленные усовершенствования, гальванические элементы разных типов не получили широкого распространения в связи с тем, что они работают лишь до израсходования материала электродов или электролита, после чего становятся негодными для употребления или требуют повторного снаряжения. Электрическая же емкость их невелика. Эти недостатки в значительной мере устранены в аккумуляторах — таких гальванических элементах, в которых сильная и устойчивая поляризация на электродах обусловлена образованием значительного количества электрохимически активных веществ, например окислов. В процессе работы (разрядки) аккумулятора эти вещества вовлекаются в окислительно-восстановительную реакцию, расходуются и таким образом служат источником электричества. Естественно, со временем э. д. с. аккумулятора уменьшается. Первоначальную разность потенциалов и запас активных веществ можно восстановить, если вновь поляризовать электроды аккумулятора, т. е. присоединить их к внешнему источнику тока так, чтобы ток шел в обратном направлении (электролиз, или зарядка аккумулятора). [c.227]

    Таким образом, процессы зарядки и разрядки аккумулятора можно выразить общим уравнением  [c.284]

    Пружинный аккумулятор (рис. 2.31, а) представляет собой цилиндр 7, в котором поршень 6 со штоком 5 поджат к верхней крышке цилиндра пружиной 3, размешенной между фланцами 2 и 4. Сила поджима настраивается гайкой 1. При соединении канала А с напорной гидролинией при росте давления поршень допускается вниз, сжимая пружину 3 (происходит процесс зарядки аккумулятора). В случае падения давления в канале А действием пружины поршень вытесняет в гидролинию жидкость из аккумулятора (происходит процесс его разрядки). Тем самым обеспечивается сглаживание пульсаций давления. Канал Б обеспечивает отвод из нижней полости цилиндра 7 утечек жидкости. [c.130]

    Про1гесс электролиза используется в работе аккумуляторов, являющихся вторичными химическими источииками электрической энергии. Аккумулятор — это электролит с погруженными в него специальными электродами. Сначала через это устройство пропускают постоянный электрический ток, причем происходит электролиз, в результате которого материал одного из электродов подвергается восстановлению, а другого — окислению. В этом заключается зарядка аккумулятора. Заряженный таким образом аккумулятор может работать как гальванический элемент, т. е. давать электрический ток. При этом происходит разрядка аккумулятора — процесс, обратный зарядке. В процессе разрядки электрод, бывший при зарядке катодом, становится анодом и его материал подвергается окислению наоборот, электрод, бывший при зарядке анодом, становится при разрядке катодом и его материал подвергается восстановлению. В результате разрядки аккумулятор приходит в первоначальное состояние и может быть снова заряжен. Зарядка и разрядка могут повторяться многократно, в связи с чем аккумуляторы могут находиться в эксплуатации продолжительное время. [c.211]

    На клеммах заряженного аккумулятора появляется разность потенциалов. Она имеет наибольщее значение в разомкнутом или компенсированном состоянии аккумулятора и называется в этом случае электродвижущей силой Е. Можно представить себе следующий процесс равновесного проведения зарядки — разрядки аккумулятора и, следовательно, соответствующих химических превращений на катоде — сернокислого свинца в металлический, а на аноде —также сернокислого свинца в двуокись. На рис. (И. 19), показана схема, применяемая в так называемом методе компенсации Поггендорфа. Внешний источник тока (динамо-машина) / присоединен к концам Л В проволоки 2, натянутой на линейку. По линейке скользит контакт 3, передвигая который, можно задать на участке СВ любое падение напряжения внеш., к этим точкам через чувствительный гальванометр 5 присоединен аккумулятор 4. Передвигая контакт, можно добиться полной компен-хации сил (Евнеш = , кку ) ему будет отвечать отсутствие тока в цепи аккумулятора. Сдвигая контакт с точки компенсации вправо или влево, можем менять внешнее напряжение в пределах  [c.63]

    П. Разрядка аккумулятора. При зарядке аккумулятора в результате процесса электролиза на его электродах свинец получается в неодинакрвых валентных состояниях, причем металлический свинец является восстановителем, а двуокись свинца — окислителем. Теперь аккумулятор приобрел характер гальванического элемента, в основе которого лежит редокси-цепь  [c.352]

    Всякий источник электрической энергии — элемент и потребитель энергии — ванна, как это следует из выражения (У.13), характеризуются разностью электродных потенциалов и внутренним сопротивлением. Поэтому процессы зарядки и разрядки аккумулятора нельзя считать обратимыми чем больший ток проходит через электрохимическую систему, тем больше теряется напряжение. Э. д. с. элемента и напряжение на клеммах электролизера зависят также от материала электродов и от состава и концентрации потенциалобразующих ионов в растворе. Например, не только абсолютная величина, но и знак э. д. с. цепи, составленной из меди (положительного полюса) и цинка (отрицательного полюса), изменяется на обратный, если в системе (V. ) медный электрод погрузить вместо раствора сернокислой меди в раствор цианистой меди. Таким образом, напряжение и электродвижущая сила электрохимических систем существенно зависят от величины накладываемого или отбираемого тока, а также от состава и концентрации реагирующих на границе фаз электрод — электролит веп1,естБ. [c.145]

    Процессы, идущие при зарядке-разрядке щелочного железоникелевого (ЖН) или кадмиево-ннкелевого (КН) аккумуляторов схематически, можно представить так па аноде — [c.403]

    Перевод Ni(0H)2 в гидрат окиси может быть достигнут не только чисто химическим путем, но и электроокислением в щелочной среде. Процесс этот, наряду с использованием для обратного получения электрического тока сильных окислительных свойств Ni(0H)3, лежит в основе действия щелочных аккумуляторов. Последние содержат один электрод, сформованный из порошка металлического Fe, другой —из гидроокиси никеля. Оба электрода опущены в крепкий раствор КОН (к которому часто добавляют LiOH, повышающий емкость аккумулятора). Протекающие при разрядке и зарядке химические процессы могут быть переданы схемой  [c.368]

    Аморфные и наноструктурные материалы предоставили новые возможности в повышении емкости аккумуляторов. Первая причина, безусловно, наличие высокоразвитой поверхности, которая повышает эффективность взаимодействия электрода и электролита в процессе цикла зарядки — разрядки. Далее, наличие большой плотности дефектов, которая, как это было показано в предыдущих пунктах, максимальна для размеров кластеров 10 50 нм, т. е. в диапазоне наноструктурированных электродов. Наконец, присущие наноструктурам разупорядочение и нарушение стехиометрии также способствуют повышению эффективности цикла и емкости. [c.517]

    В аккумуляторе, построенном на основе полиацетилена, использован принцип обратного легирования. Здесь полиацетилено-вый катод и литиевый анод, а электролитом служит раствор ЫС104. Зарядка аккумулятора по существу сводится к легированию полиацетилена анионами СЮт. Положительно же заряженные ионы лития отправляются при этом на анод. При разрядке все процессы повторяются в обратном порядке. [c.130]


Можно ли прерывать процесс зарядки аккумулятора? » MASHEKA


В процессе зарядки аккумулятор забирает энергию из внешнего источника и запасает ее. Автомобиль использует накопленный ток для своих нужд. В зависимости от марки, модели транспортного средства, аккумулятор обеспечивает работу приборной панели, света в салоне, работу охранной и мультимедийной систем. Рассмотрим следующие рекомендации от https://1ak.by/, которые необходимо знать для правильной эксплуатации АКБ.

Когда требуется зарядка автомобильного аккумулятора?

Если нужна зарядка автомобильного аккумулятора, вы будете наблюдать следующие признаки:

  • скрежет в момент запуска двигателя, стартер запускается медленно;
  • сбои в работе систем, механизмов, электрооборудования, питаемых от батареи. К примеру, сигнализация не выключается издалека, заедают электронные замки.

Вышедший из строя аккумулятор неприятно пахнет, электролит внутри мутнеет, в процессе зарядки сильно нагревается. Такую батарею нужно менять, она дефектна.

Если АКБ рабочая, просто разрядилась, верните ее свойства, восстановив заряд аккумулятора.

Этапы зарядки аккумулятора

  1. Выключить двигатель, отсоединить АКБ, достать из автомобиля.
  2. Протереть корпус батареи, снять оксидную пленку с клемм.
  3. Открутить заливные пробки.
  4. Проверить уровень электролита. Долить дистиллированную воду, если требуется.
  5. Измерить плотность раствора и тем самым определить степень заряда батареи.
  6. Подключить зарядное устройство к АКБ, используя зажимы, включить зарядное в розетку, установить нужный режим заряда. Процесс начался. Вмешиваться не нужно.

Время зарядки батареи отличается в разных случаях, и зависит от степени разряженности аккумулятора. Полностью разряженная батарея подключается к ЗУ на время не менее 10 часов при регулировке силы тока заряда в 10% от общей емкости батареи. Полностью заряженным аккумулятор считается, если напряжение и ток зарядки остаются неизменными 1-2 часа. Если не получается полностью зарядить АКБ, прервите зарядку. Это не повлияет на емкость накопителя, не испортит батарею. Если заряжать АКБ током слишком большой величины, это вызывает перегрев и разрушение пластин. При таком способе заряда аккумулятор быстро выходит из строя.

Заряжайте АКБ своевременно, используйте оптимальную силу тока. Если есть необходимость прервать процесс заряда автомобильной батареи - сделаете перерыв, аккумулятор не потеряет свои основные характеристики, но в удобное время для вас потребует завершить прерванный процесс. Помните об этапах зарядки. Соблюдайте технику безопасности. Тогда аккумулятор отработает положенный срок, автомобиль будет работать исправно.


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.

Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор

Правильная зарядка аккумулятора не только увеличивает его ресурс, но и обеспечивает безопасность всей автомобильной электрики.

Компания https://1ak.ru/ отмечают основные пункты того как понять что АКБ разряжена. Способов несколько:

  1. Проблемы с запуском мотора. При разряженной батарее стартер не крутит и автомобиль не заводится.
  2. Замерить напряжение на клеммах вольтметром или стрелочным тестером. Для большинства авто стандартное напряжение будет равняться 12 В. В действительности значение должно быть чуть выше 12,7 В. Это значит, что АКБ в подпитке не нуждается. Если измерения показали только 12,2 В, то заряд упал наполовину и составляет чуть выше 50%. Значение 11,7 сообщает о полной разрядке.
  3. Измерение электролитной плотности. Этот способ подходит лишь для обслуживаемых АКБ. Значения замеряются ареометром. Оно должно быть 1,27 г/см3 - 1,28 г/см3. При меньших показателях аккумулятор нуждается в зарядке.

Важно знать эти моменты, потому что в разряженной батарее в свинцовых пластинах начинается процесс сульфатации.

Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор

Для зарядки нужен источник постоянного тока или напряжения. Лучше всего для этих целей приобрести специальное зарядное устройство с функцией повышения напряжения до 16,5 В. Чем выше напряжение, тем быстрее идет процесс зарядки. Мы не рекомендуем прибегать к методу экспресс-зарядки аккумулятора, т.к. такой подход быстро выводит из строя саму батарею. Слишком высокое напряжение и сила тока перегревают пластины, оплавляя активную массу, тем самым разрушая целостность устройства АКБ.

Для заряда автомобильного аккумулятора оптимальным считается сила тока в 10% от общей емкости батареи. Такой метод считается более щадящим для режима подзарядки АКБ, сохраняя все ее свойства и параметры.

Время полного заряда зависит от таких факторов:

  • мощность устройства для зарядки;
  • емкость АКБ;
  • степень разрядки;
  • общее состояние батареи.

Перед зарядкой клеммы АКБ зачищаются от налета. Это нужно для более плотного электрического контакта. С банок снимают пробки для выхода электролитных паров, иначе внутри будет создаваться ненужное давление. При низком уровне электролита в банки следует долить дистиллированной воды до полного покрытия пластин.

Зарядка постоянным током

На зарядном устройстве устанавливается сила тока равная 10% от емкости АКБ. К примеру емкость 60 А/ч заряжается током 6 А. Значения в процессе будут меняться. Признак завершения – это интенсивное выделение электролитных газов.

Полностью заряженным аккумулятор считается, если напряжение и ток зарядки остаются неизменными 1-2 часа.

Зарядка постоянным напряжением

Когда заряд аккумуляторной батареи выполняется таким методом, степень заряженности батареи по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает ЗУ. Чем более высокое значение напряжения обеспечивает зарядное устройство, тем большую степень заряженности батареи по окончании заряда оно обеспечит.

По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению ЗУ, а величина зарядного тока, соответственно, снижается и приближается к нулю в конце заряда.

Недостатком такого способа является:

1) невозможно точно определить момент окончания процесса заряда;

2) отсутствует возможность определить, какое количество электричества получила батарея в процессе заряда с момента включения до момента отключения;

3) при данном способе заряда батарея заряжается до 90 - 95 % её номинальной ёмкости, так как зарядный ток в конце заряда падает почти до нуля.

Меры предосторожности

Все процессы по зарядке аккумулятора должны проходить в тепле, не ниже +10 С, но следует помнить, что при закипании электролит начинает выделять ядовитые пары. Большая их концентрация становится взрывоопасной. Поэтому помещение должно проветриваться и никакого курения поблизости.

Зарядные устройства и методы зарядки

Схемы зарядки

Зарядное устройство имеет три основные функции

  • Зарядка в АКБ (Зарядка)
  • Оптимизация скорости зарядки (стабилизация)
  • Знание, когда остановиться (Завершение)

Схема начисления платы представляет собой комбинацию методов начисления и завершения.

Прекращение начисления

Когда аккумулятор полностью заряжен, необходимо как-то рассеять зарядный ток. В результате выделяется тепло и газы, которые вредны для аккумуляторов. Суть хорошей зарядки состоит в том, чтобы иметь возможность определять, когда восстановление активных химикатов завершено, и останавливать процесс зарядки до того, как будет нанесен какой-либо ущерб, при постоянном поддержании температуры элемента в безопасных пределах.Обнаружение этой точки отключения и прекращение заряда имеет решающее значение для продления срока службы батареи. В простейших зарядных устройствах это происходит тогда, когда достигается заранее определенный верхний предел напряжения, часто называемый напряжением завершения . Это особенно важно для устройств быстрой зарядки, где опасность перезарядки выше.

Безопасная зарядка

Если по какой-либо причине существует риск чрезмерной зарядки аккумулятора из-за ошибок в определении точки отключения или неправильного обращения, это обычно сопровождается повышением температуры.Условия внутренней неисправности в батарее или высокие температуры окружающей среды также могут привести к выходу батареи за пределы ее безопасных рабочих температур. Повышенные температуры ускоряют выход батарей из строя, а мониторинг температуры элементов - хороший способ обнаружить признаки неисправности по разным причинам. Температурный сигнал или сбрасываемый предохранитель можно использовать для выключения или отсоединения зарядного устройства при появлении знаков опасности, чтобы не повредить аккумулятор. Эта простая дополнительная мера предосторожности особенно важна для аккумуляторных батарей большой мощности, где последствия отказа могут быть как серьезными, так и дорогостоящими.

Время зарядки

Во время быстрой зарядки можно перекачивать электрическую энергию в аккумулятор быстрее, чем химический процесс может на нее отреагировать, что приводит к разрушительным результатам.

Химическое воздействие не может происходить мгновенно, и будет происходить градиент реакции в объеме электролита между электродами с электролитом, ближайшим к преобразуемым или «заряжаемым» электродам, до того, как электролит находится дальше.Это особенно заметно в элементах большой емкости, которые содержат большой объем электролита.

Фактически, в химических превращениях клетки участвуют по крайней мере три ключевых процесса.

  • Один из них - это «перенос заряда», который представляет собой фактическую химическую реакцию, происходящую на границе раздела электрода с электролитом, и она протекает относительно быстро.
  • Второй - это процесс «массопереноса» или «диффузии», в котором материалы, преобразованные в процессе переноса заряда, перемещаются с поверхности электрода, давая возможность другим материалам достичь электрода и принять участие в процессе преобразования.Это относительно медленный процесс, который продолжается до тех пор, пока все материалы не будут преобразованы.
  • Процесс зарядки может также подвергаться другим значительным эффектам, время реакции которых также следует принимать во внимание, например, «процессу интеркаляции», при котором литиевые элементы заряжаются, при котором ионы лития вставляются в кристаллическую решетку основного электрода. См. Также Литиевое покрытие из-за чрезмерной скорости зарядки или зарядки при низких температурах.

Все эти процессы также зависят от температуры.

Кроме того, могут быть другие паразитные или побочные эффекты, такие как пассивация электродов, образование кристаллов и скопление газа, которые все влияют на время зарядки и эффективность, но они могут быть относительно незначительными или нечастыми, или могут возникать только в условиях неправильного обращения. . Поэтому они здесь не рассматриваются.

Таким образом, процесс зарядки аккумулятора имеет по меньшей мере три характерные постоянные времени, связанные с достижением полного преобразования активных химикатов, которые зависят как от используемых химикатов, так и от конструкции элемента.Постоянная времени, связанная с переносом заряда, может составлять одну минуту или меньше, тогда как постоянная времени массопереноса может достигать нескольких часов или более в большой ячейке с большой емкостью. Это одна из причин, по которой элементы могут передавать или принимать очень высокие импульсные токи, но гораздо более низкие постоянные токи (еще один важный фактор - это рассеиваемое тепло). Эти явления нелинейны и относятся как к процессу разрядки, так и к зарядке. Таким образом, существует предел скорости приема заряда элемента.Продолжая перекачивать энергию в элемент быстрее, чем химические вещества могут реагировать на заряд, может вызвать локальные условия перезаряда, включая поляризацию, перегрев, а также нежелательные химические реакции рядом с электродами, что приведет к повреждению элемента. Быстрая зарядка увеличивает скорость химической реакции в элементе (как и быстрая разрядка), и может потребоваться предоставить "периоды покоя" во время процесса зарядки, чтобы химические воздействия распространялись через большую часть химической массы в элементе и для стабилизации на прогрессивном уровне заряда.

Узнайте больше о периодах отдыха и о том, как их можно использовать для увеличения срока службы батареи и повышения точности измерений SOC на странице «Программно-конфигурируемая батарея».

См. Также влияние химических изменений и скорости зарядки в разделе Срок службы батареи.

Запоминающееся, хотя и не совсем эквивалентное явление - налив пива в стакан.Очень быстрое наливание приводит к образованию большого количества пены и небольшому количеству пива на дне стакана. Медленное наливание по краю стакана или, как вариант, дать пиву отстояться, пока пена не рассеется, а затем долить, чтобы стакан наполнился полностью.

Гистерезис

Постоянные времени и вышеупомянутые явления, таким образом, вызывают гистерезис в батарее.Во время зарядки химическая реакция отстает от приложения зарядного напряжения, и аналогично, когда к батарее прикладывается нагрузка для ее разрядки, происходит задержка, прежде чем полный ток может пройти через нагрузку. Как и в случае с магнитным гистерезисом, энергия теряется во время цикла заряда-разряда из-за эффекта химического гистерезиса.

На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

Допущение коротких периодов стабилизации или отдыха во время процессов заряда-разряда для учета времени химической реакции будет иметь тенденцию к уменьшению, но не устранению разницы напряжений из-за гистерезиса.

Истинное напряжение батареи в любом состоянии заряда (SOC), когда батарея находится в состоянии покоя или в спокойном состоянии, будет где-то между кривыми заряда и разряда.Во время зарядки измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет медленно перемещаться вниз в сторону состояния покоя, поскольку химическое преобразование в элементе стабилизируется. Точно так же во время разряда измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет перемещаться вверх в направлении состояния покоя.

Быстрая зарядка также вызывает повышенный джоулев нагрев элемента из-за задействованных более высоких токов, а более высокая температура, в свою очередь, вызывает увеличение скорости процессов химического преобразования.

В разделе «Скорость разряда» показано, как скорость разряда влияет на эффективную емкость элемента.

В разделе «Конструкция ячеек» описывается, как можно оптимизировать конструкции ячеек для быстрой зарядки.

Эффективность заряда

Это относится к свойствам самого аккумулятора и не зависит от зарядного устройства.Это соотношение (выраженное в процентах) между энергией, удаленной из аккумулятора во время разряда, по сравнению с энергией, используемой во время зарядки для восстановления исходной емкости. Также называется Coulombic Efficiency или Charge Acceptance .

Прием заряда и время заряда в значительной степени зависят от температуры, как указано выше. Более низкая температура увеличивает время зарядки и снижает прием заряда.

Обратите внимание, , что при низких температурах аккумулятор не обязательно получит полную зарядку, даже если напряжение на клеммах может указывать на полную зарядку. См. Факторы, влияющие на состояние заряда.

Основные методы зарядки

  • Постоянное напряжение Зарядное устройство постоянного напряжения - это в основном источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем для подачи постоянного напряжения для зарядки аккумулятора.Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. Свинцово-кислотные элементы, используемые для автомобилей и систем резервного питания, обычно используют зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.
  • Постоянный ток Зарядные устройства постоянного тока изменяют напряжение, подаваемое на батарею, для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полной зарядки.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.
  • Конусный ток Заряжается от грубого нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повреждения элементов из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки.Подходит только для батарей SLA.
  • Импульсный заряд Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в аккумулятор импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды отдыха от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. (См. Также Импульсное зарядное устройство ниже). При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

  • Взрывная зарядка Также называется Reflex или Зарядка с отрицательным импульсом Используется вместе с импульсной зарядкой, он применяет очень короткий импульс разрядки, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода покоя зарядки. деполяризовать клетку. Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, которые образовались на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки.Высвобождение и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что "не повреждает аккумулятор".
  • IUI Charging Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально аккумулятор заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения - обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит газообразование. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. По достижении заданного напряжения зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью.Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает повышаться до нового более высокого предустановленного значения. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы. См. Балансировка ячеек.
  • Капельная зарядка Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость зарядки зависит от частоты разрядки. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.
  • Плавающий заряд . Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и поддерживаются при постоянном напряжении ниже верхнего предела напряжения аккумулятора.Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.
  • Случайная зарядка Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку аккумулятора, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки аккумулятора доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие всплески мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения - солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.

Тарифы на оплату

Батареи можно заряжать с разной скоростью в зависимости от требований. Типичные ставки показаны ниже:

  • Медленная зарядка = ночь или 14-16 часов зарядки при 0.1С рейтинг
  • Быстрая зарядка = от 3 до 6 часов зарядки при скорости 0,3 ° C
  • Быстрая зарядка = менее 1 часа зарядки при скорости 1.0C

Медленная зарядка

Медленная зарядка может выполняться в относительно простых зарядных устройствах и не должна приводить к перегреву аккумулятора. По окончании зарядки аккумуляторы следует вынуть из зарядного устройства.

  • Никады, как правило, наиболее устойчивы к перезарядке, и их можно оставить на непрерывной подзарядке в течение очень длительных периодов времени, поскольку процесс их рекомбинации имеет тенденцию поддерживать напряжение на безопасном уровне. Постоянная рекомбинация поддерживает высокое внутреннее давление в ячейке, поэтому уплотнения постепенно протекают. Он также поддерживает температуру ячейки выше окружающей среды, а более высокие температуры сокращают срок службы.Так что жизнь еще лучше если снять с зарядного устройства.
  • Свинцово-кислотные батареи немного менее надежны, но могут выдерживать кратковременный непрерывный заряд. Затопленные батареи, как правило, расходуют воду, а соглашения об уровне обслуживания, как правило, рано умирают из-за коррозии сети. Свинцово-кислотные вещества следует либо оставить в неподвижном состоянии, либо подзаряжать (поддерживать постоянное напряжение значительно ниже точки выделения газа).
  • С другой стороны, никель-металлгидридные элементы
  • будут повреждены при длительной подзарядке.
  • Однако литий-ионные элементы
  • не допускают перезарядки или перенапряжения, и заряд должен быть немедленно прекращен при достижении верхнего предела напряжения.

Быстрая / быстрая зарядка

По мере увеличения скорости зарядки возрастает опасность перезарядки или перегрева аккумулятора. Предотвращение перегрева батареи и прекращение заряда, когда батарея полностью заряжена, становятся гораздо более важными.Химический состав каждого элемента имеет свою характеристическую кривую зарядки, и зарядные устройства для аккумуляторов должны быть спроектированы таким образом, чтобы определять условия окончания заряда для конкретного химического состава. Кроме того, должна быть предусмотрена некоторая форма отключения по температуре (TCO) или термопредохранитель, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора во время процесса зарядки.

Для быстрой зарядки и быстрой зарядки требуются более сложные зарядные устройства. Поскольку эти зарядные устройства должны быть разработаны для определенного химического состава ячеек, обычно невозможно зарядить один тип элементов в зарядном устройстве, которое было разработано для другого химического состава ячеек, и вероятно повреждение.Универсальные зарядные устройства, способные заряжать все типы элементов, должны иметь сенсорные устройства для определения типа элемента и применения соответствующего профиля зарядки.

Примечание , что для автомобильных аккумуляторов время зарядки может быть ограничено доступной мощностью, а не характеристиками аккумулятора. Внутренние кольцевые силовые цепи на 13 А могут выдавать только 3 кВт. Таким образом, при условии отсутствия потери эффективности в зарядном устройстве, десятичасовая зарядка потребляет максимум 30 кВт · ч энергии.Достаточно примерно на 100 миль. Сравните это с заправкой автомобиля бензином.

Требуется около 3 минут, чтобы поместить в бак достаточно химической энергии, чтобы обеспечить 90 кВт-ч механической энергии, достаточной для того, чтобы автомобиль проехал 300 миль. Подача 90 кВт / ч электроэнергии в батарею за 3 минуты будет эквивалентна скорости зарядки 1,8 мегаватт !!

Способы прекращения начисления

В следующей таблице приведены методы прекращения зарядки для популярных аккумуляторов.Это объясняется в разделе ниже.

Способы прекращения начисления

SLA

Никад

NiMH

Литий-ионный

Медленная зарядка

Таймер

Предел напряжения

Быстрая зарядка 1

Имин

НДВ

дт / дт

Imin при пределе напряжения

Быстрая зарядка 2

Delta TCO

дт / дт

dV / dt = 0

Прекращение резервного копирования 1

Таймер

ТШО

ТШО

ТШО

Прекращение резервного копирования 2

DeltaTCO

Таймер

Таймер

Таймер

TCO = отключение по температуре

Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

I min = минимальный ток

Методы контроля заряда

Было разработано множество различных схем зарядки и оконечной нагрузки для разного химического состава и различных приложений.Ниже приведены наиболее распространенные из них.

Управляемая зарядка

Обычная (медленная) зарядка

  • Полупостоянный ток Просто и экономично. Самый популярный. Таким образом, при слабом токе тепло не выделяется, а происходит медленно, обычно от 5 до 15 часов. Скорость заряда 0,1C. Подходит для Nicads
  • Таймерная система зарядки Простая и экономичная.Надежнее, чем полупостоянный ток. Использует таймер IC. Зарядки со скоростью 0,2 ° C в течение заданного периода времени с последующей подзарядкой 0,05 ° C. Избегайте постоянного перезапуска таймера, вставляя и вынимая аккумулятор из зарядного устройства, поскольку это снизит его эффективность. Рекомендуется установка абсолютного отсечки температуры. Подходит для аккумуляторов Nicad и NiMH.

Быстрая зарядка (1-2 часа)

  • Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда
  • Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

    Батареи заряжаются постоянным током со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Напряжение аккумулятора повышается по мере того, как зарядка достигает пика при полной зарядке, а затем падает. Это падение напряжения, -delta V, связано с поляризацией или накоплением кислорода внутри элемента, которое начинает происходить, когда элемент полностью заряжен. В этот момент элемент попадает в зону опасности перезаряда, и температура начинает быстро расти, поскольку химические изменения завершены, и избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.Падение напряжения происходит независимо от уровня разряда или температуры окружающей среды, и поэтому его можно обнаружить и использовать для определения пика и, следовательно, для отключения зарядного устройства, когда аккумулятор полностью заряжен, или переключения на непрерывный заряд.

    Этот метод не подходит для зарядных токов менее 0,5 C, так как дельта V становится трудно обнаружить. Ложная дельта V может возникнуть в начале заряда при чрезмерно разряженных элементах. Это преодолевается с помощью таймера, который задерживает обнаружение дельты V в достаточной степени, чтобы избежать проблемы.Свинцово-кислотные аккумуляторы не демонстрируют падения напряжения после завершения зарядки, поэтому этот метод зарядки не подходит для аккумуляторов SLA.

  • dT / dt Система зарядки Никель-металлогидридные батареи не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH плата.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость повышения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
  • Постоянный ток Система заряда с постоянным напряжением (CC / CV) .Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе - это максимальная скорость зарядки, которую аккумулятор может выдержать без повреждения аккумулятора. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и гарантировать полную зарядку аккумулятора, в то же время избегая перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.
  • Чтобы поддерживать заданную скорость зарядки постоянного тока, зарядное напряжение должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего зарядное напряжение поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки по мере того, как заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи - Зарядка и производство батарей - Формирование.

    Примечание 1 : Когда указаны скорости быстрой зарядки , они обычно относятся к режиму постоянного тока.В зависимости от химического состава ячейки этот период может составлять от 60% до 80% времени до полной зарядки. Эти значения не следует экстраполировать для оценки времени полной зарядки аккумулятора, поскольку скорость зарядки быстро падает в течение периода постоянного напряжения.

    Примечание 2: Поскольку литиевые батареи невозможно заряжать со скоростью зарядки C, указанной производителями, в течение всего времени зарядки, также невозможно оценить время зарядки полностью разряженной батареи, просто разделив Емкость аккумулятора в ампер-часах с указанной скоростью зарядки C, так как эта скорость изменяется во время процесса зарядки.Однако следующее уравнение дает разумное приближение времени для полной зарядки разряженной батареи при использовании стандартного метода зарядки CC / CV:

    Время зарядки (ч) = 1,3 * (емкость аккумулятора в Ач) / (ток зарядки в режиме CC)

  • Управляемая напряжением система заряда . Быстрая зарядка со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Зарядное устройство выключилось или переключилось на непрерывный заряд при достижении заданного напряжения.Следует комбинировать с датчиками температуры в батарее, чтобы избежать перезаряда или теплового разгона.
  • В - Система заряда с конусным управлением Аналогична системе с контролем напряжения. Как только заданное напряжение достигнуто, ток быстрой зарядки постепенно уменьшается за счет снижения напряжения питания, а затем переключается на непрерывный заряд. Подходит для аккумуляторов SLA, позволяет безопасно достичь более высокого уровня заряда. (См. Также ток конуса ниже)
  • Таймер отказоустойчивости

    Ограничивает ток заряда, который может протекать, чтобы удвоить емкость элемента.Например, для элемента емкостью 600 мАч ограничьте заряд до 1200 мАч. В крайнем случае, если отключение не достигнуто другими способами.

  • Предварительная зарядка
  • В качестве меры предосторожности для аккумуляторов большой емкости часто используется предварительная зарядка. Цикл зарядки инициируется низким током. Если нет соответствующего повышения напряжения батареи, это указывает на возможное короткое замыкание в батарее.

  • Интеллектуальная система зарядки
    Интеллектуальные системы зарядки объединяют системы управления в зарядном устройстве с электроникой внутри батареи, что позволяет более точно контролировать процесс зарядки. Преимущества - более быстрая и безопасная зарядка и более длительный срок службы аккумулятора. Такая система описана в разделе «Системы управления батареями».

Примечание

Большинство зарядных устройств, поставляемых с устройствами бытовой электроники, такими как мобильные телефоны и портативные компьютеры, просто обеспечивают постоянный источник напряжения.Требуемый профиль напряжения и тока для зарядки аккумулятора обеспечивается (или должен предоставляться) от электронных схем, либо внутри самого устройства, либо внутри аккумуляторной батареи, а не зарядным устройством. Это обеспечивает гибкость при выборе зарядных устройств, а также служит для защиты устройства от потенциального повреждения из-за использования неподходящих зарядных устройств.

Измерение напряжения

Во время зарядки для простоты напряжение аккумулятора обычно измеряется на проводах зарядного устройства.Однако для сильноточных зарядных устройств может наблюдаться значительное падение напряжения на проводах зарядного устройства, что приводит к недооценке истинного напряжения батареи и, как следствие, к недозаряду батареи, если напряжение батареи используется в качестве триггера отключения. Решение состоит в том, чтобы измерить напряжение с помощью отдельной пары проводов, подключенных непосредственно к клеммам аккумулятора. Поскольку вольтметр имеет высокое внутреннее сопротивление, падение напряжения на выводах вольтметра будет минимальным, и показания будут более точными.Этот метод называется соединением Кельвина. См. Также DC Testing.

Типы зарядных устройств

Зарядные устройства

обычно включают в себя некоторую форму регулирования напряжения для управления зарядным напряжением, подаваемым на аккумулятор. Выбор технологии зарядного устройства обычно зависит от цены и качества. Ниже приведены некоторые примеры:

  • Регулятор режима переключения (Switcher) - Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
    Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен за счет использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
    Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
  • Регулятор серии (линейный) - Менее сложный, но с большим количеством потерь - требуется радиатор для отвода тепла в последовательном транзисторе с понижением напряжения, который компенсирует разницу между напряжением питания и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть устройством большой мощности. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его подходящим для малошумных беспроводных и радиоприложений.
    С меньшим количеством компонентов они также меньше.
  • Шунтирующий регулятор - Шунтирующие регуляторы широко используются в фотоэлектрических системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Ток зарядки контролируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрической батареи, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения, разряжая батарею через шунт. Регуляторы серии обычно обладают лучшими характеристиками контроля и заряда.
  • Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут работать с высокими выходными токами и генерировать меньше радиочастотных помех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
  • Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла, и поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
  • Зарядное устройство универсальной последовательной шины (USB)
  • Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств для замены множества патентованных стандартов механических и электрических соединений для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию питания 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Неправильное использование порта USB заключалось в том, чтобы обеспечить источник 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

    Питание всегда течет от хоста к устройству, но данные могут передаваться в обоих направлениях.По этой причине разъем USB-хоста механически отличается от разъема устройства USB, и поэтому кабели USB имеют разные разъемы на каждом конце. Это предотвращает подключение любого 5-вольтового соединения от внешнего источника USB к главному компьютеру и, таким образом, возможное повреждение хост-машины.

    Последующие обновления увеличили стандартную скорость передачи данных до 5 Гбит / с, а доступный ток - до 900 мА. Однако популярность USB-подключения привела к появлению множества нестандартных вариантов, в частности, к использованию USB-разъема для обеспечения чистого источника питания без соответствующего подключения для передачи данных.В таких случаях порт USB может просто включать в себя регулятор напряжения для подачи 5 В от автомобильной шины питания 12 В или выпрямитель и регулятор для подачи 5 В постоянного тока от сети переменного тока 110 или 240 В с выходными токами до 2100 мА. В обоих случаях устройство, принимающее питание, должно обеспечивать необходимый контроль заряда. Источники питания USB с питанием от сети, часто известные как «глупые» зарядные устройства USB, могут быть встроены в корпус сетевых вилок или в отдельные USB-розетки в настенных розетках переменного тока.

    См. Дополнительную информацию о USB-соединениях в разделе, посвященном шинам передачи данных от батарей.

  • Индуктивная зарядка
  • Индуктивная зарядка не относится к процессу зарядки самой батареи. Имеется в виду конструкция зарядного устройства. По сути, входная сторона зарядного устройства, часть, подключенная к сети переменного тока, состоит из трансформатора, который разделен на две части. Первичная обмотка трансформатора размещена в блоке, подключенном к сети переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора размещена в том же герметичном блоке, который содержит аккумулятор вместе с остальной частью обычной электроники зарядного устройства.Это позволяет заряжать аккумулятор без физического подключения к сети и без обнажения каких-либо контактов, которые могут привести к поражению электрическим током пользователя.

    Примером малой мощности является электрическая зубная щетка. Зубная щетка и зарядная база образуют трансформатор, состоящий из двух частей: первичная индукционная катушка находится в основании, а вторичная индукционная катушка и электроника содержатся в зубной щетке.Когда зубная щетка помещается в основание, создается полный трансформатор, и индуцированный ток во вторичной катушке заряжает аккумулятор. При использовании прибор полностью отключен от электросети, а поскольку аккумуляторный блок находится в герметичном отсеке, зубную щетку можно безопасно погружать в воду.

    Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

    Примером высокой мощности является система зарядки, используемая для электромобилей.По концепции аналогична зубной щетке, но в большем масштабе, это также бесконтактная система. Индукционная катушка в электромобиле принимает ток от индукционной катушки в полу гаража и заряжает автомобиль в течение ночи. Чтобы оптимизировать эффективность системы, воздушный зазор между статической катушкой и съемной катушкой можно уменьшить, опуская приемную катушку во время зарядки, и транспортное средство должно быть точно размещено над зарядным устройством.

    Аналогичная система использовалась для электрических автобусов, которые принимают ток от индукционных катушек, встроенных под каждой автобусной остановкой, что позволяет увеличить дальность действия автобуса или, наоборот, для одного и того же маршрута могут быть указаны батареи меньшего размера.Еще одно преимущество этой системы заключается в том, что если заряд батареи постоянно пополняется, глубина разряда может быть минимизирована, а это приводит к увеличению срока службы. Как показано в разделе «Срок службы батареи», время цикла увеличивается экспоненциально по мере уменьшения глубины разряда.

    Более простая и менее дорогая альтернатива этой возможной зарядке состоит в том, что транспортное средство создает токопроводящую связь с электрическими контактами на подвесном портале на каждой автобусной остановке.

    Также были сделаны предложения по установке сетки индуктивных зарядных катушек под поверхностью вдоль дорог общего пользования, чтобы позволить транспортным средствам собирать заряд во время движения, однако практических примеров еще не было установлено.

  • Зарядные станции для электромобилей
  • Подробнее о специализированных зарядных устройствах высокой мощности, используемых для электромобилей, см. В разделе «Инфраструктура для зарядки электромобилей».

Источники питания для зарядных устройств

При указании зарядного устройства также необходимо указать источник, от которого зарядное устройство получает свою мощность, его доступность, а также его напряжение и диапазон мощности. Следует также учитывать потери эффективности зарядного устройства, особенно для зарядных устройств большой мощности, где величина потерь может быть значительной. Ниже приведены некоторые примеры.

Управляемая зарядка

Простота установки и управления.

  • Сеть переменного тока
  • Многие портативные зарядные устройства малой мощности для небольших электроприборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, должны работать на международных рынках. Поэтому они имеют автоматическое определение напряжения сети и, в особых случаях, частоты сети с автоматическим переключением на соответствующую входную цепь.

    Для приложений с более высокой мощностью могут потребоваться специальные меры. Мощность однофазной сети обычно ограничивается примерно 3 кВт. Трехфазное питание может потребоваться для зарядки аккумуляторов большой емкости (более 20 кВтч), например, используемых в электромобилях, которые могут потребовать скорости зарядки более 3 кВт для достижения разумного времени зарядки.

  • Регулируемый источник питания постоянного тока
  • Может поставляться установками специального назначения, например, передвижным генерирующим оборудованием для индивидуальных приложений.

  • Специальные зарядные устройства
  • Портативные источники, такие как солнечные батареи.

Возможность зарядки

Зарядка с возможностью подзарядки - это зарядка аккумулятора при наличии питания или между частичными разрядками, а не ожидание полной разрядки аккумулятора. Он используется с батареями в циклическом режиме и в приложениях, когда энергия доступна только с перерывами.

Доступность энергии и уровни мощности могут сильно отличаться. Для защиты аккумулятора от перенапряжения необходима специальная управляющая электроника. Избегая полной разрядки аккумулятора, можно увеличить срок службы.

Доступность влияет на спецификацию аккумулятора, а также на зарядное устройство.

Типичные области применения: -

  • Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
  • Зарядные устройства индукционные (на остановках автотранспорта)

Механическая зарядка

Это применимо только к определенному химическому составу клеток.Это не зарядное устройство в обычном понимании этого слова. Механическая зарядка используется в некоторых батареях большой мощности, таких как батареи Flow и воздушно-цинковые батареи. Цинково-воздушные батареи заряжаются заменой цинковых электродов. Аккумуляторы Flow можно перезарядить, заменив электролит.

Механическая зарядка выполняется за считанные минуты. Это намного быстрее, чем длительное время зарядки, связанное с традиционной электрохимией обратимых ячеек, которое может занять несколько часов.Поэтому воздушно-цинковые батареи использовались для питания электрических автобусов, чтобы решить проблему чрезмерного времени зарядки.

Производительность зарядного устройства

Тип аккумулятора и область применения, в которой он используется, устанавливают требования к характеристикам, которым должно соответствовать зарядное устройство.

  • Чистота выходного напряжения
  • Зарядное устройство должно обеспечивать чистое регулируемое выходное напряжение с жесткими ограничениями на выбросы, пульсации, шум и радиочастотные помехи (RFI), которые могут вызвать проблемы для аккумулятора или цепей, в которых оно используется.

Для приложений с большой мощностью производительность зарядки может быть ограничена конструкцией зарядного устройства.

  • КПД
  • При зарядке аккумуляторов большой мощности потеря энергии в зарядном устройстве может значительно увеличить время зарядки и эксплуатационные расходы приложения. Типичный КПД зарядного устройства составляет около 90%, отсюда и необходимость в эффективных конструкциях.

  • Пусковой ток
  • Когда зарядное устройство изначально подключается к разряженной батарее, пусковой ток может быть значительно выше, чем максимальный указанный зарядный ток. Следовательно, зарядное устройство должно быть рассчитано либо на передачу, либо на ограничение этого импульса тока.

  • Коэффициент мощности
  • Это также может быть важным фактором для зарядных устройств большой мощности.

См. Также «Контрольный список зарядного устройства»

Методы и терминология зарядки аккумулятора

Термины, связанные с резервными аккумуляторами

Ач

Емкость Ач или Ампер / час - это ток, который батарея может обеспечить в течение определенного периода времени, например.грамм. 100 Ач при скорости C10 до EOD 1,75 В / элемент. Это означает, что батарея может обеспечивать 10 ампер 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 1,2 В.

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 полезным напряжением / потенциалом
e.грамм. 6В, 12В, 24В, 48В, 110В.

SOC

Состояние заряда. Доля общей емкости, которая еще доступна для разряда. 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, т. Е. Для свинцово-кислотной батареи напряжение VPC составляет 2 В, то есть 6 ячеек в 12 В.

Способы зарядки

Существует 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.

Процесс зарядки - обзор

17.3 Влияние стратегий зарядки FR на распределительную сеть

В настоящее время как бортовые, так и внешние зарядные устройства для электромобилей обычно предназначены для питания батарей в соответствии с ограничениями, определенными системами управления батареями (BMS) , без учета условий загрузки сети.В этом сценарии процесс зарядки электромобилей, подключенных к сети, затем не координируется, и они выполняются асинхронно и с заданной фиксированной скоростью зарядки, определенной BMS (иногда также в соответствии с ограничениями, определяемыми пользователем).

В отсутствие решений интеллектуального учета это означает, что локальная концентрация нескольких запросов на зарядку может вызвать перегрузки и отключения электроэнергии, особенно для трансформаторов подстанций СН / НН (рисунок 17.1).

Легко понять, что основной контрмерой для предотвращения этих проблем может быть установка специальных интеллектуальных счетчиков, связывающихся с сетью, способных избежать запуска процесса зарядки электромобиля при подключении к сети, если базовая нагрузка сети близка к максимальная мощность, разрешенная сетью.Однако этой единственной контрмеры может быть недостаточно, чтобы гарантировать подходящую производительность системы, что приводит к плохому использованию возможностей сети.

Чтобы подчеркнуть проблему, представлен простой мелкомасштабный пример, в котором предполагается, что в локальном сетевом узле с максимальной мощностью 50 кВт размещается шесть электромобилей, которые будут заряжаться в течение 4 часов с 13:00. до 17:00 Предполагается, что эти электромобили характеризуются профилями, приведенными в таблице 17.1, в которых указывается требуемая энергия (выбранная в соответствии с типичными значениями емкости батареи электромобиля), время прибытия в систему, когда электромобиль подключен к сети, и ожидаемое время отправления от система.

Таблица 17.1. Профили шести электромобилей, используемых для мелкомасштабного анализа

EV1 EV2 EV3 EV4 EV5 EV6
Энергия 18 20 28 22
Время прибытия 13:00 14:30 13:30 15:00 14:00 13:15
Время отправления 17:00 16:30 15:00 16:00 17:00 16:00

EV, электромобиль.

Базовая нагрузка около 17 кВт предполагается путем согласованного масштабирования типичного дневного профиля нагрузки реального узла сети (Benini et al., 2011).

Анализ эволюции системы выполняется с использованием специальных инструментов на основе Matlab, способных моделировать процесс зарядки электромобиля, учитывая также типичные алгоритмы зарядки аккумулятора при постоянном токе и постоянном напряжении (CC / CV), используемые для литий-ионных аккумуляторов, обычно используемых в электромобилях. .

Во-первых, процессы зарядки шести электромобилей управляются с помощью подхода FR, в котором:

процесс зарядки каждого электромобиля начинается, когда он подключен, при условии, что сеть способна выделять мощность, требуемая аккумуляторной батареей транспортного средства, в противном случае запрос на зарядку отклоняется, чтобы избежать перегрузки сети.Таким образом, приоритет каждого EV определяется только в соответствии со временем его поступления в систему;

процесс зарядки каждого электромобиля выполняется в FR, что соответствует максимальной скорости зарядки, допустимой для аккумулятора транспортного средства (предполагается, что это 1С для полной зарядки аккумулятора примерно за 1 час).

Это не ограничивает общность анализа, который может быть явно расширен также на другие случаи, когда процесс зарядки начинается с фиксированной задержкой, программируемой пользователем, и даже за счет использования более высоких тарифов зарядки для сокращения времени зарядки.

Чтобы иметь количественное представление о результатах моделирования, вводится степень удовлетворенности (SD) для измерения степени удовлетворенности различных пользователей в конце процесса зарядки с точки зрения уровня заряда. Он рассчитывается (в%) как SD = ( E S / E R0 ) · 100, E R0 - общая энергия, необходимая пользовательской батарее (в кВтч) перед запуском процесс зарядки, а E S - это общая энергия, выделенная электромобилю (в кВтч) в конце процесса.

В таблице 17.2 приведены результаты моделирования, относящиеся к SD пользователей. Похоже, что при использовании подхода FR два электромобиля почти полностью заряжены (SD> 90%), два электромобиля показывают умеренный заряд во время отъезда (SD> 50%), а оставшиеся два электромобиля оставляют систему практически разряженной. , с SD около 10%.

Таблица 17.2. Степень удовлетворенности пользователя (%)

FR, фиксированная ставка; VR, с переменной ставкой.

Эти результаты приводят к средней степени удовлетворенности (MSD, рассчитанной как среднее значение SD для всех пользователей) в 53,4%.

Эта низкая производительность системы вызвана значительным недоиспользованием мощности сети из-за использования фиксированных тарифов.Это показано на Рисунке 17.2, который отображает тенденцию как нагрузки сети, так и MSD в течение временного окна, рассматриваемого в анализе. Из графика на Рисунке 17.2 (а) видно, что нагрузка сети часто ниже максимальной мощности, которая потенциально может быть поставлена ​​сетью. Это явно не хорошие новости, потому что это означает, что можно было бы достичь большего MSD, если бы процесс зарядки электромобиля управлялся в соответствии с какой-либо более гибкой стратегией управления, способной адаптировать скорость зарядки каждой батареи к фактическим условиям нагрузки, чтобы полностью использовать возможности электросети.

Рисунок 17.2. Характеристики маломасштабной системы при использовании FR: (а) нагрузка на сеть; (б) MSD. MSD, средняя степень удовлетворенности; FR, фиксированная ставка.

Для дальнейшего анализа влияния использования стратегии FR также рассматривается более крупномасштабный сценарий путем моделирования эволюции 100 низковольтных узлов сети, в которой предполагается, что каждый трансформатор подстанции среднего / низкого напряжения может подавать 300 кВт на Электромобили (в соответствии с реальной ситуацией, когда трансформаторы СН / НН рассчитаны на максимальную мощность 500 кВт (Benini et al., 2011) при наличии базовой нагрузки 200 кВт). Моделирование проводится с учетом 8-часового периода времени и принятия гауссова распределения, показанного на рисунке 17.3, для электромобилей, присутствующих в системе.

Рисунок 17.3. Распределение электромобилей во времени, используемых для крупномасштабного анализа.

Результаты моделирования показаны на рисунке 17.4, из которого видно, что в этом случае при использовании подхода FR достигается среднеквадратичное отклонение 59,6%.

Рисунок 17.4. Степень удовлетворенности пользователей в масштабном анализе при использовании FR.SD, степень удовлетворенности; FR, фиксированная ставка; MSD, средняя степень удовлетворенности.

В следующем разделе будет обсуждаться, как реализовать стратегии интеллектуальной зарядки, которые повышают удовлетворенность пользователей за счет использования полной мощности сети.

Процедура зарядки и зарядные устройства для аккумуляторов

  1. Home
  2. Ресурсы
  3. Статьи
  4. Процедура зарядки и зарядные устройства для аккумуляторов

Аккумуляторы являются основным компонентом в системе аварийного резервного питания или в независимой электросети, поэтому точный мониторинг аккумуляторов помогает оптимизировать это жизнь.Здесь в игру вступает оборудование Amperis. Благодаря широкому спектру систем мониторинга и зарядки они позволяют оптимальное обслуживание и контроль аккумуляторов. Ниже приводится подробная информация об общей процедуре загрузки для всех типов погрузчиков:

  • Сначала необходимо проверить уровни электролита во всех элементах. Если эти уровни ниже верха сепараторов, они должны быть заполнены дистиллированной или деионизированной водой до верха сепараторов.
  • Если используется зарядное устройство постоянного тока или зарядное устройство для быстрой зарядки, перед зарядкой необходимо снять вилки или коллекторы.С другой стороны, если используется зарядное устройство постоянного напряжения (интеллектуальное зарядное устройство), его не нужно снимать.
  • При подключении зарядного устройства к аккумулятору необходимо ознакомиться с информацией о подходящих условиях зарядки в зависимости от зарядного устройства.
  • Если батарея начинает выделять газ или если температура батареи превышает 50ºC, нагрузку необходимо остановить, зарядное устройство должно быть отключено, газы должны быть удалены, уровни электролита во всех элементах должны быть проверены и заполнены, если необходимо.

Что касается типа зарядного устройства, следует иметь в виду, что существует множество типов зарядных устройств, из которых мы выделим:

  • Умные зарядные устройства: Это новое поколение зарядных устройств, которые могут проверьте состояние батареи, чтобы выработать контролируемый заряд, который позволит зарядить батарею в кратчайшие сроки, не повреждая и не перезаряжая ее. Важно следовать инструкциям производителя, поскольку они могут привести к перезарядке разряженных аккумуляторов.
  • Зарядные устройства постоянного тока: Зарядные устройства этого типа поддерживают постоянный заданный ток в течение всего периода зарядки независимо от напряжения аккумулятора.Важно отметить, что нецелесообразно заряжать батареи параллельно, и если они заряжаются последовательно, их следует снимать во время зарядки. Напряжение холостого хода аккумулятора необходимо измерить и зарядить в соответствии с рекомендуемой скоростью зарядки (примите во внимание, что для получения стабильного напряжения аккумулятор должен быть неактивным минимум 3 часа. Отрегулируйте рекомендуемую скорость, постепенно увеличивая или уменьшая время зарядки. Если аккумулятор заряжен чрезмерно, он теряет полезный срок службы и преимущества из-за необратимого сульфатирования, поэтому, если аккумулятор заряжен, это может сократить срок его службы еще больше, полезный потенциал.
  • Зарядные устройства постоянного напряжения: Эти зарядные устройства для аккумуляторов поддерживают заданное, фиксированное и постоянное напряжение во время зарядки, в то время как ток будет уменьшаться по мере увеличения уровня заряда аккумулятора. Эти зарядные устройства были разработаны для зарядки одной батареи за раз. Кроме того, они не смогут заряжать чрезмерно разряженную батарею.
  • Зарядные устройства для быстрой зарядки: Зарядные устройства этого типа обеспечивают очень высокую начальную интенсивность заряда и в основном используются для легкой зарядки аккумулятора, разряженного для обслуживания.Интенсивность уменьшается по мере увеличения уровня заряда батареи (важно контролировать температуру, чтобы избежать перегрева батареи). Этот тип груза не рекомендуется, за исключением исключительных обстоятельств.

Для получения дополнительной информации о наших зарядных устройствах:

https://www.amperis.com/en/products/misc/battery-chargers/

Узнайте, как правильно заряжать аккумуляторы?

Введение

Аккумулятор - это электрохимическое устройство. В процессе разряда батареи накопленная химическая энергия преобразуется в электрическую энергию, которая используется для питания электрической нагрузки.Процесс зарядки является противоположной реакцией, при которой электрическая энергия от источника зарядки накапливается в химической энергии батареи.

Для соответствия «правилам правильной зарядки» разработан ряд методов зарядки аккумуляторов. Некоторые из этих методов известны как метод постоянного тока, метод постоянного напряжения, модифицированный метод постоянного напряжения, метод плавающего заряда и метод непрерывного заряда. Способы зарядки во многом зависят от типа аккумулятора.

С помощью устройств серии ВАС можно заряжать аккумуляторы всех трех типов (свинцово-кислотные, никелевые и литий-ионные). Устройство BAC25A способно генерировать зарядные токи до 25 А с выходным напряжением для аккумуляторных цепочек до 300 В. Модель BAC30L предназначена для зарядки аккумуляторных цепочек напряжением до 60 В, с зарядными токами до 30 А.

Рисунок 1 - Подключение устройства ВАС к цепочке батарей во время процесса зарядки

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов

Наиболее распространенным методом зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов является режим IU, который доступен для всех моделей серии ВАС.Зарядка в режиме IU - это двухэтапный процесс. Первый шаг - зарядка аккумулятора постоянным током, выбираемым пользователем (Charge I). Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет предварительно заданного значения Charge U. После достижения напряжения Charge U зарядка продолжается с постоянным напряжением, равным предварительно выбранному значению напряжения зарядки.

Как только аккумулятор достигает выбранного зарядного напряжения, устройство переключается на зарядку с постоянным напряжением, и зарядный ток начинает уменьшаться.Зарядка прекращается, когда достигается заданное минимальное значение тока, которое указывает на полную зарядку.

Пример этапов зарядки аккумулятора представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Состояния зарядки аккумулятора

Важнейшей частью процесса зарядки является соблюдение рекомендаций производителя батареи относительно максимальных зарядных токов и напряжений.

Стандартное напряжение зарядки для свинцово-кислотных элементов составляет от 2,30 В до 2,45 В. Следовательно, аккумулятор на 12 В (состоящий из 6 элементов, соединенных последовательно) будет иметь зарядное напряжение, равное:

6 х 2.45 = 14,7 В

Другой распространенный метод зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов - использование UU, который также доступен в серии BAC. Этот метод используется редко и рекомендуется только тогда, когда аккумулятор сильно разряжен.

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов в режиме UU - это двухэтапный процесс. Первым шагом является зарядка при постоянном напряжении до тех пор, пока аккумулятор не достигнет предварительно выбранного напряжения Boost U. Максимальный зарядный ток, который может генерироваться во время ускоренной зарядки, определяется пользователем (Boost I), что защищает аккумулятор от повреждения высоким током.Зарядка не завершится, если будет достигнуто значение Boost I - устройство ВАС продолжит зарядку при постоянном токе (Boost I)
до тех пор, пока не будет достигнуто повышение напряжения U. В противном случае, если ток батареи не достигает предела по току, зарядное устройство будет заряжаться при выбранном повышающем напряжении, и ток со временем будет уменьшаться.

Правильная установка повышающего и плавающего напряжения имеет решающее значение, и типичные значения составляют 2,45 В на ячейку для повышающего напряжения и 2,25 В на ячейку для плавающего напряжения.Например, поддерживающие и повышающие напряжения для цепочки аккумуляторных батарей 12 В 70 Ач, состоящей из 6 свинцово-кислотных аккумуляторов, должны быть:

6 x 2,25 = 13,5 В - Напряжение холостого хода
6 x 2,45 = 14,7 В - Повышающее напряжение

Еще один параметр, который необходимо предварительно определить, - это ток повышения. Повышающий ток представляет собой максимальное значение тока (ограничение тока), при котором устройство серии ВАС будет повышать (выравнивать) аккумулятор. Правильная настройка зависит от C-rate.

Зарядка никелевых аккумуляторов

Никелевые батареи сложнее заряжать, чем литий-ионные и свинцово-кислотные.Системы на основе лития и свинца заряжаются регулируемым током, чтобы довести напряжение до установленного предела, после чего батарея насыщается до полной зарядки. С другой стороны, полностью заряженное состояние никель-кадмиевых аккумуляторов можно определить по небольшому падению напряжения, которое происходит в конце процесса зарядки.

Одним из способов зарядки никелевых аккумуляторов является использование режима зарядки IU на устройствах ВАС.

Первым шагом является зарядка аккумулятора постоянным током, выбираемым пользователем (Charge I).Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет предварительно заданного значения Charge U. Обнаружение полного заряда происходит по небольшому падению напряжения после устойчивого роста. После того, как наблюдается такое падение напряжения, зарядку на устройстве ВАС следует прекратить вручную.

Пример процедуры зарядки никелевых аккумуляторов показан на следующей диаграмме.

Рисунок 3 - Зарядка никелевого аккумулятора

Для никель-кадмиевых элементов с номинальным напряжением 1,2 В рекомендуемая настройка предельного напряжения заряда составляет 1.5 В на ячейку.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

Что касается свинцово-кислотных аккумуляторов, то литий-ионные аккумуляторы заряжаются в режиме IU. Первым шагом является зарядка аккумулятора постоянным, выбираемым пользователем током (Charge I). Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет предварительно заданного значения Charge U. После достижения напряжения Charge U зарядка продолжается с постоянным напряжением, равным напряжению Charge U.

Как только аккумулятор достигает напряжения Charge U, устройство переключается на зарядку с постоянным напряжением, и ток зарядки начинает уменьшаться.Зарядный ток непрерывно уменьшается во время зарядки постоянным напряжением. Зарядка прекращается, когда достигается заданное минимальное значение тока, которое указывает на полную зарядку.

Пример процедуры зарядки никелевых аккумуляторов показан на следующей диаграмме.

Рисунок 4 - График зарядки литий-ионного аккумулятора

Для литий-ионного элемента с номинальным напряжением 3,7 В рекомендуемая установка предельного напряжения заряда составляет 4,2 В на элемент.

Полная зарядка происходит, когда аккумулятор достигает порогового значения напряжения, а ток падает примерно до 3% от номинального, в зависимости от рекомендаций производителя.Батарея также считается полностью заряженной, если уровень тока упал и не может снизиться дальше. Производители литий-ионных элементов очень строги в отношении правильных настроек зарядного напряжения, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки. Чтобы убедиться, что аккумулятор не перезаряжается, устройства ВАС имеют возможность прекратить процесс зарядки при достижении заданного максимального напряжения. Это можно настроить в меню пределов (STOP U), как показано на следующем рисунке.

Рисунок 5 - Меню настроек ВАС

Другой метод определения полностью заряженного состояния литий-ионных аккумуляторов - это использование предела STOP T на устройстве BAC и выбор общего времени зарядки.

Правильная установка тока и напряжения такая, как описано выше, и необходимо включить такое же ограничение напряжения. STOP T также должен быть подтвержден.

Например, для литий-ионного аккумулятора емкостью 1 Ач с зарядным напряжением 4,2 В на элемент и током 1 А (1С) (как на диаграмме выше) ограничение напряжения должно составлять 4,5 В на элемент, а STOP T должен быть отрегулирован на 2,5 - 3 ч. Кроме того, STOP I может быть подтвержден и определен между 3 и 5 процентами рейтинга Ah. (0,05 х 1). Ограничения представлены на рисунке ниже.

Рисунок 6 - Пределы BAC

В случае, если на устройстве BAC активированы несколько опций ограничения, BAC завершит процесс зарядки, как только будет достигнуто первое ограничение.

Чтобы загрузить эту статью в формате .pdf, войдите в систему и перейдите по следующей ссылке.


17 декабря 2019 г.

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? - Объясни это Рекламное объявление

Power to go - разве батарейки не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированное количество электрического заряда перед разрядкой, обычно не более неудобное время. Если вы используете аккумуляторные батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, подключите и вставьте Через несколько часов они как новенькие и снова готовы к использованию. Типичный аккумулятор можно заряжать сотни раз, может длиться вы любите от трех-четырех лет до десяти или более лет, и будете вероятно сэкономите сотни долларов на покупке одноразовых изделий (так что это отлично подходит для окружающей среды).Но насколько хорошо твои батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их. Вот почему приличное зарядное устройство так же важен, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство и как работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Artwork: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарею сотни раз заправив его электрическим зарядом? Перезаряжаемые батареи для начала стоят немного дороже, но, относитесь к ним осторожно, и они сэкономят вам состояние за долгие годы.Они намного лучше для окружающей среды.

Что такое батарейки и как они работают?

Фото: Обычные батареи (например, эта бытовая угольно-цинковая батарея). не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь их перезаряжать. если ты Не любите угольно-цинковые батареи, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите аккумуляторные.

Если вы читали нашу основную статью о батареях, вы будете знать все об этих портативных источниках питания растения.Пример того, что ученые называют электрохимией, они используют силу химии для высвобождения накопленной электроэнергии очень постепенно.

Что происходит внутри типичной батареи - например, в фонарике? Когда вы нажимаете выключатель питания, вы дает зеленый свет химическим реакциям внутри батареи. Когда ток начинает течь, ячейки (энергогенерирующие отсеки) внутри батареи начинают превращаться в поразительные, но совершенно невидимые пути. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют себя переставлять.Внутри каждой клетки химическое реакции происходят с участием двух электрических клемм (или электроды) и химикат, известный как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции вызывают появление электронов ( крошечные частицы внутри атомов, которые переносят электричество), чтобы перекачивать цепь, к которой подключен аккумулятор, обеспечивающий питание фонарик. Но элементы внутри батареи содержат только ограниченные запасы химикатов, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химикаты истощается, реакции останавливаются, электроны перестают течь через внешняя цепь, аккумулятор практически разряжен - и лампа гаснет. из.

Это плохие новости. Хорошая новость заключается в том, что если вы используете аккумулятор, вы можете заставьте химические реакции протекать в обратном направлении с помощью зарядного устройства. Зарядка аккумулятора - полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее восстановив исходные химические вещества батареи. В Теоретически заряжать и разряжать аккумулятор можно любым количество раз; на практике даже аккумуляторные батареи разлагаются со временем, и в конечном итоге наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд.На этом этапе вы должны утилизировать их или выкинь их.

Рекламные ссылки

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство для быстрой зарядки аккумуляторов предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никадовых) аккумулятора за пять часов или одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать, и так же легко использовать неправильно: он не выключается, когда аккумуляторы полностью заряжены и нечего сообщит вам, когда зарядка будет завершена. С помощью такого зарядного устройства аккумуляторы заряжаются это полные догадки.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение некоторого времени в надежде, что элементы внутри удерживайте часть энергии, проходящей через них. Это примерно где сходство зарядных устройств начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянный ток и подавайте его на батареи, пока не отключите их. Забудьте, и вы перезарядите батареи; снимите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они разойдутся быстрее.Более качественные зарядные устройства используют гораздо более низкий, более щадящий «струйный» заряд (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока аккумулятора) на более длительный срок. промежуток времени.

Батареи

чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы кладете, тем сложнее упаковать еще - и тем дольше это займет. Это легко понять, если вспомнить, что зарядка аккумулятора, по сути, включает обращая вспять химические реакции, которые происходят при его разряде. В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомы, у которых отсутствуют электроны) назад и вперед, от одного электрода (где их много) к другому электроду (где их мало).Поскольку все ионы несут положительный заряд, вначале их легче переместить к «пустому» электроду. В качестве они начинают накапливаться там, становится труднее собрать их больше, что усложняет работу на более поздних этапах зарядки, чем на более ранних.

График: Аккумуляторы труднее заряжать на более поздних стадиях. Зарядка последних 25 процентов батареи (оранжевая область) может занять столько же времени, как и первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете зарядить его на полпути за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезарядка обычно хуже, чем недозаряд. Если аккумуляторы полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, придется избавиться от лишних энергию, которую вы им даете. Они делают это, нагревая и создавая повышенное давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газ, да еще и взорваться. (Думайте о перезарядке как о переваривании аккумулятор, и вы можете просто помнить, чтобы не делать этого!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи.Справа: цифровой дисплей показал напряжение каждой батареи при зарядке (в данном случае 1,39 вольт). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии была батарея (сколько еще раз вы могли бы ее зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но были разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются через заданный период времени, хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозаряд, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех типов причины (сколько заряда держала батарея вначале, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна ячейка лучше других, и так далее).Лучшие зарядные устройства работают грамотно, используя электронные схемы на основе микрочипов, чтобы определить, сколько заряда хранятся в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента (дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет "завершена", а затем отключение тока или переход на низкую капельную зарядку на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторных батарей

Еще больше усложняет ситуацию то, что разные типы аккумуляторных батарей лучше всего реагируют на разные типы зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа аккумулятора, может не работают с другим.

Никелевые батареи

Фотографии. Электрическая зубная щетка обычно содержит никадовые или никель-металлгидридные батареи и медленно или капельно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

кадмий никель (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший аккумуляторные батареи известного типа, лучше всего реагируют на быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

изготовлены по новейшей технологии и выглядят точно то же самое, что и никады, но обычно они дороже, потому что в них можно хранить больше заряда (указано на упаковке аккумулятора как более высокий рейтинг) в мАч или миллиампер-часах).NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, риск перегрева), медленный заряжен (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (с намного меньшим током, чем у nicad), но они должны действительно заряжается только зарядным устройством NiMH: быстрое зарядное устройство nicad может привести к перезарядке никель-металлгидридных аккумуляторов.

Эксперты расходятся во мнениях относительно того, испытывают ли никелевые батареи так называемый эффект памяти. Это хорошо известное явление, когда не удается разрядить никелевый аккумулятор перед зарядкой (когда вы "доливаете" частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые уменьшают аккумулятор будет принимать в будущем большой заряд.Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие также настаивают на том, что это миф. Настоящее объяснение явного эффекта памяти таково: понижение напряжения , где батарея не была полностью разряжена перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и меньшая емкость для хранения заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторным батареям настаивают на том, что эту проблему можно решить с помощью зарядки и разрядки. аккумулятор полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что никелевые батареи необходимо «заправлять». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго нужно заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много батарей разных размеров и типов: в большей батарее больше химикатов, поэтому она может накапливать больше энергии и отпустить на более длительный срок; батареи большего размера также обычно содержат больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (более яркие лампы для фонарей или более мощные двигатели). Точно так же большие аккумуляторные батареи нуждаются в более длительной зарядке.Чем больше энергии вы ожидаете получить от аккумуляторной батареи (чем дольше вы ожидаете, что он прослужит), тем дольше вам нужно его заряжать (или тем выше ток зарядки, который вам понадобится). Основной закон физики, называемой сохранением энергии, говорит нам вы не можете получить от батареи больше энергии, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны ставить заряд "на ночь", не обращая особого внимания на то, как именно что это значит - но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы заряжаете их нужное количество часов.Как долго это длится? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете батареи, которых не было в комплекте с зарядным устройством. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелкими буквами) рекомендуемый ток зарядки и время зарядки. Если у вас есть базовое зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако помните, что мы говорили в другом месте о согласовании зарядного устройства с батареями.

Фото: Аккумуляторная наука - это не ракетостроение. Заряжать аккумуляторы легко, если вы будете следовать инструкциям, обычно написанным на аккумуляторах или на упаковке, в которой они поставлялись.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на никелевой основе имеют совершенно разные рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая батарея nicad рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (ток в шесть раз выше) всего за два часа (2 часа). Полный заряд, идущий в батарею, равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–900 мАч. Сама батарея заявляет, что ее емкость равна 0.65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: аккумулятор не будет поглощать всю электрическую энергию, проходящую через него. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое может поглотить аккумулятор, находятся в одном и том же парке.
  2. Посередине серебряный никель-металлгидридный аккумулятор рекомендует заряжать 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея утверждает, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу, зелено-оранжевый NiMH аккумулятор рекомендует заряд 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч.Емкость аккумулятора чуть ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные аккумуляторные батареи

обычно встраиваются в такие устройства, как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются со своими зарядными устройствами, которые автоматически распознают при зарядке завершено и отключите питание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, если напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях.Если напряжение становится слишком низкий (если аккумулятор разряжается слишком сильно во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Несмотря на то что литий-ионные батареи не проявляют эффекта памяти, они разлагаются по мере того, как они стареют. Типичный симптом старения - постепенная разрядка промежуток времени (может, час или около того), за которым следует внезапное драматическое, и после этого совершенно неожиданное отключение прибора. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные батареи.

Фото: Защищенное от идиотов зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов фотоаппарата. Когда аккумулятор требует зарядки, камера заранее предупреждает вас. Просто извлеките аккумулятор (очень просто для цифровой камеры), вставьте отдельное зарядное устройство, и индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, загорится зеленым. Весь процесс происходит автоматически и безопасно: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство прекращает зарядку до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, самые тяжелые и самые старые аккумуляторные батареи получили свое название от (разбавленный) серно-кислотный электролит и электроды на основе свинца. Они самые нам знакомы как автомобильные аккумуляторы (начальная энергия обеспечивает довести двигатель автомобиля до того, как начнет гореть газ), хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19 веке, задолго до того, как появились технологии перезарядки на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные батареи

популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшие себя технологии. восходит к середине 19 века. Обычно они длятся несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются - другими словами, заряжаются и разряжаются. Они действительно заряжаются довольно долго (обычно до 16 часов - в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции к недозаряду (если у вас нет времени правильно зарядить их перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставите их на зарядку и забудете о них).Недозаряд, зарядка с неправильным напряжением или неиспользование аккумуляторов вызывает проблему, известную как сульфатирование (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а перезаряд вызывает коррозию (необратимая деградация положительной свинцовой пластины из-за окисления, аналогично ржавлению железа и стали. ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотной батареи. Чрезмерная зарядка также имеет тенденцию к разложению электролита, разлагая воду (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в батарее.Это делает кислоту более сильной и с большей вероятностью атакует пластины, что снизит производительность аккумулятора. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени в такие батареи необходимо доливать дистиллированную воду (не обычную воду), чтобы поддерживать кислоту в оптимальной концентрации и на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Разные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном подходит для разных типов батарей.Первое правило зарядка аккумулятора - это зарядное устройство, предназначенное для одного типа аккумулятора. может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но заряжать его тоже нельзя NiMH аккумуляторы с зарядным устройством nicad. Многие современные аккумуляторные бытовая техника и гаджеты, например ноутбуки, MP3-плееры и сотовые телефоны - при покупке приходят с их собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о согласовании зарядного устройства с аккумулятором. Но если вы покупаете в магазине пачку обычных аккумуляторных батарей, это важно, чтобы вы купили аккумуляторы, подходящие к имеющемуся у вас зарядному устройству или замените зарядное устройство соответствующим образом.Обратите внимание на напряжение и ток, которые требуются батареи (это будет указано на упаковке с батареями или на сами аккумуляторы) обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного количество времени. Если вы хотите купить себе аккумулятор батарейки, но вы не совсем уверены, как подобрать батарейки и зарядное устройство, выберите комбинированный набор, в котором вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство. в той же упаковке.

Фото: Подгонка аккумулятора к зарядному устройству.По мере того, как мир переходит на более экологически чистые электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В нем используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки автомобилей, припаркованных ниже. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL.

На сколько хватает заряда аккумуляторных батарей?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы относитесь к ним, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и литий-ионные) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать что угодно от нескольких лет достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио.Лечится хорошо, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно годны для тысяч циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в машине, которую водят каждый день. Но если оставить аккумуляторы в продукте, которым вы почти никогда не пользуетесь, никогда не заряжайте и не разряжайте их, не перезаряжайте их, дайте им перегреться или храните их в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете Заметьте, что литий-ионный аккумулятор какое-то время разряжается нормально, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряжается очень быстро.Если вы используете аккумуляторные батареи NiCd или NIMH в таких вещах, как фонарики, вы увидите, что емкость очень постепенно снижается, и необходимость подзарядки возникает гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению времени автономной работы

Как добиться максимальной отдачи от аккумуляторов? Вот несколько полезных советов, которые я нашел прочитав различные сайты экспертов по батареям:

  1. Аккумуляторы работают лучше всего при регулярном использовании. Не оставляй их сидеть в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по аккумуляторным батареям предлагают «привести в состояние» или «восстановить». ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться. существенно перед подзарядкой, если сможете (хотя полностью разряжать их не нужно).
  3. Совместите зарядное устройство с аккумуляторами. Например, используйте зарядное устройство NiMH для NiMH аккумуляторов. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и ток.
  4. Не перезаряжайте аккумуляторы. Вы их повредите.
  5. Не позволяйте аккумуляторам становиться слишком горячими или слишком холодными во время зарядки, хранения и т. Д. или использовать (это вредит им).Во время зарядки они нагреваются, но если сильно нагреются, значит, что-то не так.
  6. Не экономьте на покупке приличного интеллектуального зарядного устройства. Твоих батарей хватит на много дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему прибору. Например, инструкции, прилагаемые к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его «пристыкован» (сидит на зарядном устройстве), непрерывная зарядка, все время не используется. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы вполне можете сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволяя ему работать от батареи, возможно, один раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает продлить срок службы вашей батареи.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие из них перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь батарей можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные батареи; остальные - одноразовые.Большой литий-ионный аккумулятор серебристого цвета слева от ноутбука, а меньший (справа) - от iPod. Никель-кадмиевые батареи представляют собой универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, которые подходят для универсальных аккумуляторных батарей. зарядное устройство, такое как на самом верхнем фото.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги

Статьи

  • Стеклянная батарея, которая становится все лучше? Марка Андерсона. IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г.Нарушают ли батареи, состояние которых со временем улучшается, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая батарея Redox-⁠Flow, созданная З. Гэри Янгом. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Станут ли VRFB следующим большим достижением в аккумуляторных технологиях?
  • «Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов», автор Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных батарей.
  • Сильный химический коктейль с недостатком Мэтью Уолджана.The New York Times, 17 января 2013 г. Риск возгорания вызывает все большую озабоченность, поскольку литий-ионные батареи становятся все более распространенным явлением.
  • Перезаряжаемые аккумуляторы
  • могут хранить энергию где угодно, Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превратить компоненты аккумуляторов в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для хранения электроэнергии.
  • Вирусная батарея может «приводить в действие автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института создали новую мощную батарею от вирусов.
  • Батарея, которая «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г.Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может значительно сократить время зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2021.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте...

Зарядка аккумулятора

% PDF-1.4 % 1 0 obj> поток application / pdfЗарядка аккумулятора

  • Примечания по применению
  • Texas Instruments, Incorporated [SNVA557,0]
  • iText 2.1.7 от 1T3XTSNVA5572011-12-08T01: 06: 25.000Z2011-12-08T01: 06: 25.000Z конечный поток эндобдж 2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Contents [7 0 R 8 0 R 9 0 R 10 0 R] / Type / Страница / Родитель 11 0 R >> эндобдж 3 0 obj> поток

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    EV1 EV2 EV3 EV4 EV5 EV6
    FR 63.0 10,6 90,8 7,2 98,2 50,7
    VR 53,4 96,3 96,4 70,5