В каких случаях напряжение заряда аккумуляторных батарей: В каких случаях напряжение заряда аккумуляторных батарей

В каких случаях напряжение заряда аккумуляторных батарей

Ближе к концу осени у автомобилистов нередко возникает вопрос качественной зарядки аккумулятора. Как же это делать для достижения наилучшего результата?

Свинцовые аккумуляторные батареи заряжаются от источника «выпрямленного» (постоянного) тока. Для этого годится любое устройство, позволяющее регулировать ток или напряжение зарядки, при условии что оно обеспечивает увеличение зарядного напряжения до 16,0-16,5 вольт. В противном случае зарядить современную 12-вольтовую батарею полностью, до 100 процентов ее емкости не удастся.

Для зарядки положительный вывод зарядного устройства соединяется с клеммой (+) аккумулятора, а отрицательный вывод — с клеммой (-).

Существуют два режима зарядки: режим неизменности тока и режим неизменности напряжения. По своему влиянию на продолжительность жизни аккумулятора эти режимы равнозначны.

Зарядка в режиме неизменности тока.
Аккумулятор заряжается при токе, сила которого составляет одну десятую часть от номинальной емкости при двадцатичасовом разряде. То есть, для аккумулятора, имеющего емкость 60 А/ч (ампер в час), нужен зарядный ток 6А. Недостаток этого режима зарядки состоит в необходимости неоднократного (через каждые 1-2 часа) контроля величины тока и его регулирования, а также сильное выделение газов в конце процесса.

Для того чтобы снизить газовыделение и обеспечить более полную заряженность аккумулятора полезно применять постепенное уменьшение силы тока по мере повышения напряжения заряда. При достижении напряжением значения 14,4 вольт ток заряда нужно уменьшить наполовину до 3 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч) и продолжать зарядку, пока не начнется газовыделение.

В современных аккумуляторах, не снабженных отверстиями для доливки воды, после увеличения напряжения зарядки до 15 вольт полезно еще раз уменьшить зарядный ток наполовину — до 1,5 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч).

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

У так называемых необслуживаемых аккумуляторов состояние полной заряженности наступает при значении напряжения, равном 16,3-16,4 вольт (разница зависит от качества электролита и состава сплавов, из которых сделаны решетки).

Зарядка в режиме неизменности напряжения.
При использовании этого метода уровень заряженности аккумулятора в конце процесса зависит от величины напряжения зарядки, выдаваемого зарядным устройством. Так после непрерывной 24-часовой зарядки при значении напряжения 14,4 вольт 12-вольтовый аккумулятор будет заряжен до 75-85% от своей емкости, при значении напряжения 15 вольт — до 85-90%, а при 16 вольтах — до 95-97%. Полностью за 20-24 час. аккумулятор заряжается при подаче на него напряжения 16,3-16,4 вольт.

В зависимости от емкости и внутреннего сопротивления аккумулятора в момент начала зарядки сила проходящего через него тока может превышать 50 ампер. Поэтому во избежание выхода его из строя в зарядных устройствах предусмотрено ограничение максимального тока до 20-25 ампер.

В процессе зарядки напряжение на клеммах аккумулятора постепенно достигает значения напряжения зарядного устройства, а сила тока заряда уменьшается почти до нуля (при условии что величина напряжения зарядки меньше напряжения, при котором начинается выделение газов). Таким образом зарядку можно производить без постоянного внимания человека. Показателем окончания зарядки здесь считается увеличение напряжения на клеммах аккумулятора до 14,3-14,5 вольт. В это время обычно включается зеленый световой сигнал, показывающий момент достижения требуемого напряжения и окончания процесса зарядки.

На практике для нормальной зарядки (до 90-95% емкости) необслуживаемых аккумуляторов современными зарядными устройствами с максимальным напряжением 14,4-14,5 вольт обычно требуется время более 24 часов.

Зарядка аккумулятора на автомашине.
На автомашине аккумулятор подзаряжается в режиме неизменного напряжения во время работы двигателя. По договоренности с изготовителями аккумуляторов автопроизводители устанавливают в генераторах напряжение зарядки 13,8-14,3 вольта — меньшее, чем напряжение, при котором происходит интенсивное газовыделение.

При понижении температуры воздуха возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора, из-за чего эффективность его зарядки в режиме неизменности напряжения уменьшается. По этой причине аккумулятор на автомашине полностью возможно зарядить не всегда, а в зимнее время при напряжении на клеммах 13,9-14,3 вольта и включенных фонарях дальнего света заряженность АКБ не превышает 70-75%. В связи с этим зимой в условиях низких температур, небольших расстояний пробега автомобиля и частых пусках холодного двигателя полезно хотя бы раз в месяц заряжать аккумулятор в помещении с применением зарядного устройства.

Контроль плотности электролита.
У только что заряженного аккумулятора показатель плотности электролита в каждой банке должен находиться в пределах 1,27-1,29 г/см3. По мере расхода заряда плотность постепенно снижается и у аккумулятора, разряженного наполовину, составляет 1,19-1,21 г/см3. При полном разряде плотность электролита доходит до 1,09-1,11 г/см3.

У нормально заряженного аккумулятора, не имеющего внутренних коротких замыканий, показатель плотности электролита во всех банках примерно одинаков с расхождением не более 0,02 г/см3.При возникновении внутреннего замыкания в какой-либо из банок плотность электролита в ней будет ниже, чем в остальных, на 0,10-0,15 г/см3.

Плотность электролита и других жидкостей измеряют прибором, который называется ареометром. Для различных жидкостей у ареометра имеются сменные денситометры (от латинского слова densum — плотность, густота, вязкость).

Во время замера плотности ареометр по возможности нужно держать так, чтобы поплавок не касался стенки трубки. Вместе с этим измеряется температура электролита, и плотность вычисляется из расчета, что его температура равна +25°C. Для этого показание ареометра увеличивается или уменьшается на значение, которое берется из таблицы, приводимой в соответствующей спецлитературе.

Если напряжение рабочего цикла на аккумуляторе будет менее 12,6 вольт, а плотность электролита — менее 1,24 г/см3, следует проверить напряжение на клеммах при работающем двигателе и поставить аккумулятор на зарядку.

Регулярно выполняя эти несложные действия, можно добиться долговременной и безотказной работы аккумулятора в любое время года.

Нормальные значения параметров АКБ «надо знать в лицо». По ним контролируется степень ее заряженности. Если контроль взять за привычку, то можно продлить срок службы изделия и избавить себя от встречи с последствиями его разрядки. Обсудим допустимые цифры и способы их замера. Также порассуждаем о причинах отклонений и выработаем список действий по возвращению величин в приемлемые рамки.

Нормальное напряжение полностью заряженного аккумулятора автомобиля и методы его замера

Измерение вольтажа производится вольтметром. Он встречается в составе мультиметра, в конструкции нагрузочной вилки и в ассортименте дополнительного бортового оборудования. Вещь бездушная, но будучи присоединенной к АКБ, способна вызывать тревогу.

Без нагрузки: что показывает тестер при 100% заряде

12,6-12,7 Вольт при +20…+25°C. Именно такое напряжение должно быть на аккумуляторе автомобиля через 6 часов после полной зарядки от бытовой сети или стоянки с неработающим двигателем. При измерениях важно отсоединить одну из клемм и учитывать температуру аккумулятора. Скажем, при -10…-15°C «напруга» 12,7 В соответствует уже 75% заряду.

Сразу после отключения крокодилов зарядного устройства разность потенциалов несколько выше. Конкретной цифры нет. К примеру, у AGM она может быть в районе 13,8-14,8 В, у EFB и кальциевого – 13,8-14,4 В.

Под нагрузкой: что показывает нагрузочная вилка при 100% заряде и стоит ли вообще ей доверять

Все АКБ, которые держат более 10В в течение первых 5 секунд, считаются исправными. Да, статус размазанный, но точную степень разряженности или заряженности вилка без детального анализа параметров не скажет. Именно поэтому опираться на показания прибора с дополнительным сопротивлением не стоит даже при

проверке нового аккумулятора перед покупкой в магазине.

Проблема в том, что у каждого АКБ свой показатель в А*ч, а единого напряжения, соответствующего 100% заряду под нагрузкой – нет. Таблиц тоже нет, зато есть еще одна головная боль. Отсутствуют единые требования к изготовлению нагрузочных вилок. В результате, можно купить прибор, потребляющий, скажем, 200 А или 100 А. И тогда вовсе возникает путаница.

Остается полагаться на реальные данные, которые берутся из опытов. Известно, что обычная батарея на 55 А*ч считается полностью заряженной, если нагрузочная вилка выдает 10,5 В, при этом:

• Напряжение после снятия нагрузки восстанавливается до 12,66-12,7 В.
• Температура окружающей среды – около +15°C.
• Нагрузка – 100 А.

В дополнение к вольтажу: плотность электролита заряженной АКБ

С эпохи дефицита батарей известно, что напряжение заряженного аккумулятора автомобиля напрямую зависит от плотности электролитической жидкости. С тех пор ничего не изменилось. Электролит – это по-прежнему смесь серной кислоты и дистиллированной воды, а ареометр – прибор №1 в комплекте юного аккумуляторщика.

1,26-1,28 г/см3 при +20…+25°C. Такая плотность химического вещества в каждой банке соответствует напряжению 12,6-12,7 В. Подобное соотношение показаний ареометра и мультиметра говорит о том, что емкость источника питания восстановлена до 100%. Говоря научным языком, сульфат, откладывающийся на пластинах при разряде в составе сульфата свинца, полностью покинул электроды и прореагировал с водородом, перейдя в серную кислоту.

Зимой: каким должно быть напряжение полностью восстановленного аккумулятора автомобиля в мороз

12,9 В при -10…-15°C. Эта разность потенциалов соответствует 100% заряду АКБ. При минусовой температуре ход электрохимических реакций замедляется и факты тому подтверждение:

• При -30°C фактическая емкость батареи составляет примерно 50% от указанной на этикетке.
• Плотность электролита – 1,28 г/см3. Напряжение при -30°C – 12,4 В, а при +25°C – 12,7 В.
• При температуре ниже -25°C аккумулятор перестает брать заряд от генератора.

В холодных регионах принято добавлять в электролит серную кислоту, благодаря чему повышается его плотность. При 1,30-1,32 г/см3 напряжение аккумулятора автомобиля на морозе должно быть 12,9 В без нагрузки (температура: -10…-15°C). Увеличивая концентрацию сернокислого компонента, не стоит превышать 1,35 г/см3, иначе он начнет разъедать пластины.

К сведению. При разряде выделяется вода, и плотность электролитической жидкости падает, отчего случается ее замерзание при минусовых температурах. Лед коробит пластины, чем выводит АКБ из строя.

Чем вызваны отклонения от нормы в 12,6-12,7 В

Глубокая сульфатация пластин препятствует восстановлению напряжения без нагрузки до нормальных величин. В целом, это не единственный ее признак:

1. Уменьшается плотность электролитической жидкости в банках.
2. Аккумулятор быстро разряжается и быстро заряжается.
3. Пластины покрыты белым слоем.

Крупные сульфаты не растворяются в ходе обычного зарядного цикла с током 10% от емкости АКБ. Поэтому, время заряда от стандартного ЗУ сокращается, и электролит быстро закипает.

Прогресс сульфатации вызван хранением в разряженном состоянии. Частный случай – использование в режиме хронического недозаряда. Противостоять деструкции не способны ни кальциевые, ни прогрессивные батареи AGM и EFB.

Что делать, если разность потенциалов ниже 12,6 В

• Зарядить. 12,3-12,4 В. До этого напряжения можно разряжать аккумулятор автомобиля без особого для него вреда. Свыше 60% степени заряженности сульфатация протекает замедленным образом. Для восстановления батарею рекомендуется «погонять» током до 10% от емкости в течение 6-7 часов. Если изделие часто подзаряжается и в автономном состоянии держит норму, интересуйтесь, почему АКБ быстро разряжается при простое.
• Произвести десульфатацию. В незапущенных случаях достаточно подключить десульфатирующее устройство к клеммам АКБ на несколько дней и емкость восстановится. Спецприбор дорог, поэтому многие имитируют его функционал с помощью обычного зарядника и лампы из автомобильной фары.

Интересные факты из эксплуатации аккумуляторных батарей

Сколько потребляет стартер зимой, каков минимальный порог вольтажа для его срабатывания и сколько прокруток он может совершить в -20°C, прежде чем сядет аккумулятор? Как оценить степень заряженности АКБ только с помощью мультиметра, и как часто пользоваться зарядным устройством? Обо всем этом рассказывают эксперты журнала.

Батарея и стартер

Максимальный пусковой ток электромотора стартерного механизма на переднеприводных Ладах – не более 400 А. Зимой, как правило, дело доходит до 350 А. Летом требуется меньше – порядка 200 А.

Если сделать последовательно 5 попыток запуска двигателя при -20°C, аккумулятор сядет.
Результат получен при определенных условиях:

• Емкость АКБ – 60 А*ч.
• Изделие заряжено: при комнатной температуре тестер показывал 12,7 В.
• Батарея ночевала на улице.
• Длительность 1 попытки безуспешного запуска – 10 секунд.
• Машина – Lada Priora.
• Масло – полусинтетика Liqui Moly 10W-40.

К сведению. После отогревания в помещении батарея частично восстанавливается и способна еще несколько раз покрутить стартер.

11,9 В без нагрузки при температуре +15°C – минимальное напряжение, при котором двигатель еще может запуститься. Но ситуация опасна, поскольку при 11,9 В и ниже прогрессирует сульфатация.

Мультиметр – аккумулятор – ЗУ

Для оценки степени заряженности аккумулятора разработаны таблицы, увязывающие напряжение на клеммах с % заряда по шкале от 0 до 100%. Критическим принято считать 10,8 В. Это глубокий разряд. Обычная батарея переносит не более 2-3 таких предельных режимов.

Раз в два месяца при смешанном цикле езды. Такова периодичность подзаряда АКБ летом, весной и осенью. Зимой частота увеличивается до 2-3 недель при -10°C за бортом. При эксплуатации при температуре ниже -25°C зарядка должна производиться 1 раз в 5 дней.

Написать эту статью мы решили, когда наткнулись на один из «сервисных центров» по зарядке АКБ. Зарядные устройства представляли собой — трансформаторы с диодным мостом. Еще более разочаровали советы в интернете: «выкрутите банки перед зарядкой», «найдите зарядное устройство подающее напряжение 16 В- 16,5В», «добейтесь хорошего газовыделения», «заряжайте долго малыми токами».

Выкрутить пробки в АКБ перед зарядкой (если они есть) рекомендуем владельцам китайских или дедовских зарядок. Такие ЗУ собраны по схеме «трансформатор плюс диодный мост» — напряжение могут выдавать любое, хоть и 20В. Кипение при заряде электролита возможно будет такое, что и корпус разорвет.

Не заряжайте принесенные с мороза аккумуляторы, дайте им отогреться в помещении несколько часов. Также нельзя заряжать и слишком нагретые АКБ. Зарядку эффективней и безопасней всего проводить при комнатной температуре.

Практически бесполезно заряжать аккумулятор разряженный ниже 8 Вольт, скорее всего одна из банок в нем закорочена или переполюсована. Обычное ЗУ не сможет полностью зарядить сильно расбалансированную батарею: напряжение на токовыводах не будет выше 12,5-12,6 Вольт. Такие аккумуляторы смогут вылечить (полностью зарядить) лишь специалисты. Заряд необходимо проводить отставших слабых банках отдельно напряжением 2,4 Вольта током 0,1 емкости всей батареи в импульсном режиме.

ВАЖНО ! Рабочие напряжения современного аккумулятора, ниже которого НЕЛЬЗЯ разряжать 10,8 В и выше которого НЕЛЬЗЯ подымать при зарядке 14.4 В.

15-16 Вольт напряжения, которым заряжают большинство дешевых китайских зарядок – это сильное кипение, разрушающее пузырьками намазки на электродах. Образовавшийся шлам не падает на дно, а остается на пластинах, удерживаемый конвертами-сепараторами. Доступ электролита к активной массе электродов частично перекрывается. Падает емкость и ток холодного пуска.

В старых конструкциях батарей – кипячение при зарядке таких последствий не приносило. Шлам осыпался на дно — в отведенное ему место.

При напряжении 16В зарядки, если не открутить крышечки банок и не дать выхода газам аккумулятор просто раздует или треснет его корпус. При нормальном напряжении заряда крышки выкручивать нет необходимости. В некоторых батареях их просто нет.

ВАЖНО! Неисправность батареи можно выявить в процессе зарядки. Потерявшая свою работоспособность батарея не способна принимать токи заряда выше 1-2 Ампер. Признак умершей от сильной сульфатации батареи в следующем: даже на малых зарядных токах сразу подымается до максимальных 14,4В напряжение. По напряжению батареи (12,7-13 В) создается видимость, что она полностью заряжена. Негодность показывает тест нагрузочной вилкой или стартером автомобиля – напряжение на клеммах моментально падает, мотор не заводит. Такая сульфатация скорее всего уже необратима и батарею следует утилизировать.

ВАЖНО! Не подавайте при зарядке ток выше 1/10 его емкости, также бесполезны слишком малые токи ниже 1/20. Для стандартных 60 Ач батарей нормальные токи заряда от 3А до 6А (7-9 Ампер при зарядке в режиме «подача тока-пауза»). В батарее ток заряда запускает химические реакции. Реакции зависят от количества активной массы на пластинах и ее толщины, площади электродов, температурного диапазона, нежелательного процесса электролиза воды. Слабый ток не зарядит весь объем намазки электрода, а лишь его самый верхний слой. После чего подымется напряжение до 14В и выше, сигнализируя о конце заряда. Начнется электролиз воды. Продолжать заряжать такой АКБ малым током нельзя, так как будет происходить пассивация электродов — пластины потеряют способность принимать нормальные токи заряда вообще. При слишком сильных токах заряда в аккумуляторе появятся нежелательные химические реакции, которые вдобавок будут протекать слишком бурно и разрушительно. Если ток заряда слишком высок для конкретной батареи, то из-за действия «лишнего тока» начинается обильное выделение водорода и кислорода из электролита — кипение, «бульканье» в банках. Пузырьки разрушают слой намазок, а свободный кислород окисляет свинец в плюсовых пластинах, превращая их в мягкий легко разрушаемый от вибраций оксид свинца «губчатый свинец». В исправной батарее при прекращении подачи тока – кипение должно сразу прекратиться.

Вредно также хранить аккумулятор на постоянном малом токе подзаряда. Если заряжать уже заряженный АКБ — будут окисляться положительные пластины и «выкипать» вода из электролита. Результатом будет батарея с коррозирующими электродами, потерявшими прочность перемычками и с высоким уровнем саморазряда.

Процесс заряда АКБ необходимо контролировать визуально, наблюдая чтобы электролит не «кипел», что происходит обычно при напряжениях выше 14,4В; и с помощью мультиметра, измеряя напряжение и ток заряда. Дешевые сурьмянистые акб кипят вообще всегда. Также пузырьки будут при зарядке засульфатированной батареи. Слабомощное зарядное устройство (1-2 Ампера тока) не зарядит даже аккумулятор емкостью 60Ач. Оно безусловно подымет НРЦ аккумулятора до 12,7В, но добавит много проблем здоровью батарее. В случае более мощных ЗУ возникает проблема «лишнего тока» и быстро растущего напряжения, приводящего к разрушительному для батареи электролизу воды. Оптимально вести зарядку батареи, даже «дедовским» ЗУ включенным в розетку через таймер времени в капельном режиме заряда: после кратковременной подачи тока (10-30 сек), отключение ЗУ на время (10 сек), затем опять включение и снова отключение. Таким образом выдерживается большинство правил при зарядке аккумулятора. Заряд идет сильным током, преждевременно не поднимается напряжение, в момент отключения ЗУ батарея «усваивает» химическими процессами полученный заряд, напряжение не поднимается слишком быстро, процесс «кипения» воды не происходит. Зарядку можно подключить через электронный таймер включения-выключения розетки, либо подавать заряд через самодельный мультивибратор «моргалку». Простейшая моргалка делается из реле поворотов. Схемы есть в интернете. Время включения и отключения настраивается опытным путем, исходя из характеристик зарядного устройства и аккумулятора.

Лучше всего заряжать аккумулятор современным «умным» зарядным устройством, внутри у которого есть «мозги» — процессор. Такое ЗУ способно подбирать токи и напряжение заряда и может их контролировать.

Инструкция по эксплуатации тяговых аккумуляторных батарей

Обслуживание и уход за батареями.

Правила ухода за тяговой аккумуляторной батареей, рекомендованные всеми производителями ведущих марок АКБ.

В качестве примера рассмотрена классическая батарея немецкого концерна Hawker Gmbh — Perfect Plus. Ничего сложного в уходе за батареей нет. Необходимо лишь четко по инструкции и в определенные сроки производить ряд операций, которые позволят максимально долго работать приобретенной Вами батарее, а значит, — сэкономит Ваши средства.

Особые свойства свинцовых батарей:

• Емкость 5-ти часовая, т.е. номинальная емкость может быть получена при разряде постоянным током в течение 5 часов до установленного конечного напряжения разряда 1,7 В/элемент при исходной температуре ЗО С.

• Напряжение Номинальное напряжение одного аккумулятора составляет 2 В. Нормы номинального напряжения тяговых батарей: 24 В, 48 В, 72В, 80 В.

• Рабочее напряжение одной тяговой батарей зависит от величины тока разряда, степени разряда и температуры. Установленное конечное напряжение разряда при 5-ти часовом разряде составляет 1,7 В/элемент.

• Плотность электролита в полностью заряженном состоянии, при температуре ЗО С составляет 1,29 кг/л.

• Стойкость и срок службы батарей. Под стойкостью понимается результат длительного испытания в лабораторных условиях, при которых батарея подвергается циклам заряд-разряд по точно определенной программе. Следует получить как минимум такое количество циклов, которое не приведет к снижению емкости ниже 80% от ее номинальной величины. Соответствующая методика изложена в DIN 43539, часть 3.

Действительный срок службы может быть больше или меньше чем стойкость, так как многочисленные факторы воздействия при эксплуатации ведут к нагрузкам, отличным от нагрузок в лабораторных условиях.

Факторы воздействия, ведущие к увеличению срока службы батареи:

• безупречные уход и обслуживание

• нормальная нагрузка

• нормальные рабочие температуры (от 20 С до 40 С)

• безупречные зарядные устройства

• избегать глубоких разрядов

• своевременное устранение неисправностей

Воздействия, ведущие к сокращению срока службы:

• частые глубокие разряды, т.е. снятие более 80% номинальной емкости

• повышенные рабочие температуры (> 40 С) в течение длительного времени

• заряд недопустимо высоким током после достижения напряжения газообразования (2,4 В/элемент)

• нахождение батареи в разряженном состоянии

• наличие примеси, попавшей в электролит (например воды для долива, не соответствующей требованиям)

• перегрузка или короткое замыкание

Обслуживание и уход за тяговыми батареями Общие правила эксплуатации:

• Никогда не оставлять батарею в разряженном состоянии, а сразу провести повторный заряд.

• Для достижения оптимального срока службы избегать разрядов более80% номинальной емкости; при этом плотность электролита не должна быть ниже 1,13 кг/л (300С).

• Во избежание глубоких разрядов необходимо следить за разрядом аккумуляторов транспортных средств.

• Рабочая температура должна соответствовать 20 С – 40 С.

• Во избежание повреждений батареи нельзя превышать максимально допустимую температуру электролита 55 С.

• Перед зарядом и при промежуточных зарядах необходимо обязательно снять или открыть крышку контейнера или закрывающее устройство батареи. Закрыть не ранее чем через 1/2 часа после окончания заряда.

• Зарядные устройства должны соответствовать емкости батареи и требуемому времени заряда.

• Для долива используется только дистиллированная вода согласно DIN 43530 часть 4, не следует доливать кислоту или применять добавки.

Заряд батареи (ежедневные работы):

• Необходимо отключить батарею путем отсоединения штекера от розетки . удалить крышку батареи. При этом пробки остаются закрытыми.

• Проверить уровень электролита на отметке «мин».

• После этого необходимо измерить температуру электролита. При превышении 45 С — охладить.

• Подключить штекер. При необходимости соединить систему перемешивания электролита (для штекеров без интегрированной системы вывода воздуха).

• Включить зарядное устройство или проверить, включено ли устройство.

• Начать процесс зарядки батареи.

• После зарядки отключить зарядное устройство или проверить, отключено ли устройство, затем отсоединить батарею от зарядного устройства. При необходимости проверить конечные результаты.

• При недостаточном заряде или после глубокого заряда провести уравнительный заряд.

Очистка (ежедневные работы):

• Грязь и пыль, которые скапливаются на поверхности элементов во время работы, необходимо удалять в зависимости от потребностей и от эксплуатации батареи (ветошь, влажный пар от 100 С до 150 С, с помощью шланга с насадкой).

Долив воды (еженедельные работы):

• Необходимо также вести контроль уровня электролита. По крайней мере, один раз в неделю. В том случае, если нет автоматического долива, сделать долив очищенной воды согласно DIN 43530 часть 4 в конце заряда.

• После заряда необходимо проверить уровень электролита во всех элементах и дополнить его дистиллированной водой.

• Необходимо также один раз в неделю проводить уравнительный заряд.

Напряжение, плотность и температура (ежемесячные работы):

• Один раз в месяц необходимо провести работу по проверке всех элементов на равномерность выделения газа.

• После окончания заряда или уравнительного заряда следует измерить плотность кислоты и температуру и выборочно внести в технологическую карту батареи отклонения от нормативных величин.

• Если были установлены существенные различия между элементами, то такие элементы необходимо исследовать отдельно.

• Также необходимо измерить напряжение, плотность и температуру элементов.

Работы, выполняемые каждое полугодие и каждый год: .

• проверить правильность функционирования зарядного устройства, в первую очередь ток заряда в начале газовыделения (2,4 В/элемент) и в конце заряда.

• проверить штекер и штекерное устройство.

• исправить небольшие повреждения изоляции контейнера (нанесенный слой) сразу после удаления или нейтрализации следов кислоты (соблюдать рекомендации изготовителя).

• следует измерить сопротивление изоляции батарей по отношению к массе в соответствии с DIN 43539 часть 1 при разомкнутой внешней электрической цепи.

• измерить сопротивление изоляции: 50 Ом на каждый Вольт номинального напряжения.

• почистить батарею при плохом со противлении изоляции.

Хранение

В случае, если в течение длительного периода не планируется эксплуатация батарей, их хранение должно производиться в полностью заряженном состоянии в сухом помещении при температуре выше 0 С.

Для поддержания эксплутационной готовности батареи следует использовать следующие зарядные режимы:

1. Ежемесячный уравнительный заряд

2. Поддерживающий заряд при зарядном напряжении 2,23 В х количество элементов (30 С)

Как избежать повреждений и несчастных случаев?

• Во избежание повреждений, коротких замыканий, искр, не класть металлические предметы и инструменты на батареи.

• Транспортировать батареи только посредством соответствующих подъемных устройствах (согласно VDE 3616).

• При работе с батареями следует соблюдать соответствующие правила техники безопасности, а также DIN VDE 0510 и VDE 0105 часть 1.

Срок хранения

Следует учитывать влияние срока хранения на срок службы батареи. Следует помнить, что правильно выбранные подъемные устройства препятствуют деформированию корпуса батареи и защищают таким образом покрытие контейнера. Подъемные устройства должны соответствовать геометрии батареи.

Рекомендации для взрывоопасных батарей

Речь идет о батареях, которые эксплуатируются в зонах повышенной взрывоопасности. Крышки корпуса батареи во время заряда и последующего отвода газов должны быть открыты с тем, чтобы образующаяся взрывоопасная газовая смесь при достаточной вентиляции потеряла свою способность к возгоранию.

Инструкции по эксплуатации аккумуляторных батарей

БАТАРЕЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ СВИНЦОВАЯ СТАРТЕРНАЯ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

1. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

1.1. Не допускается замыкание полюсов батареи.
1.2. Не допускается эксплуатация батареи с плохими: контактами между выводами батареи и клеммами проводов.
1.3. В помещениях, где ведется заряд батареи, запрещается курить и пользоваться открытым пламенем.
1.4. При работе с электролитом, осмотре заряжающейся батареи глаза должны быть защищены очками.
1.5. После любой работы с батареей и электролитом необходимо вымыть руки с мылом.
1.6. При попадании электролита на кожу или одежду необходимо немедленно промыть это место проточной водой, затем раствором соды.
1.7. Аккумуляторная батарея, заполненная электролитом, должна храниться в местах, недоступных для детей.
1.8. Присоединение и отсоединение батареи от бортовой сети автомобиля производить при выключенных потребителях. Сначала присоединить положительный вывод, а затем отрицательный, соединенный с массой автомобиля. Отсоединение производить в обратном порядке.
1.9. Батарея должна быть надежно закреплена в штатном установочном месте автомобиля, соединительные клеммы плотно зажаты на полюсных выводах, а сами провода прослаблены.

2. ПОДГОТОВКА БАТАРЕИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Перед началом эксплуатации батареи необходимо полностью удалить с нее упаковочный материал, изучить руководство по эксплуатации.
2.2. Ориентировочная степень заряженности батареи может быть определена по напряжению без нагрузки (см. Таблицу далее) и плотности электролита в батареях с пробками.
2.3. Необходимо учитывать, что после заряда или эксплуатации на автомобиле батарее требуется 12-15 часов для стабилизации электрических показателей, после чего можно производить измерение степени заряженности по напряжению.

3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

3.1. Эксплуатация батареи на транспортных средствах допускается только при исправной зарядной системе (при напряжении реле-регулятора в пределах от 13,8В до 14,4В для 12-вольтовых систем электропитания, а для 24-вольтовых систем электропитания- от 26,8В до 28,0В летом и от 28,0В до 29,6В зимой), токе утечки не более 30 мА, плотности электролита согласно Таблице и уровне электролита не ниже 10 мм над пластинами.
3.2. При запуске двигателя длительность работы стартера не должна превышать для карбюраторных автомобилей 10 секунд, для дизельных — 15 секунд. Если попытка запуска не удалась, необходимо сделать перерыв в течение 1 минуты. После этого вновь можно повторить запуск. После пяти неудавшихся запусков рекомендуется проверить систему зажигания и подачу топлива на автомобиле.
3.3. При эксплуатации батареи и не реже одного раза в месяц:
— проверяйте и, при необходимости, очищайте батарею от пыли и грязи. Если на поверхности батареи оказался электролит, удаляйте его с помощью ветоши, смоченной в десятипроцентном растворе соды;
— проверяйте и, при необходимости, прочищайте вентиляционные отверстия в пробках;
— проверяйте уровень электролита и, при необходимости, доливайте дистиллированную воду до нормального уровня (при наличии пробок). Доливать электролит в батарею с пробками можно только в тех случаях, когда точно известно, что понижение уровня электролита произошло за счет его выплескивания;
— проверяйте надежность крепления батареи в месте установки и контакты наконечников проводов, установленных на полюсные выводы;
— не реже одного раза в месяц проверяйте степень заряженности батареи. При необходимости зарядите батарею в соответствии с п.4.
3.4. Зимой требования предыдущего пункта следует выполнять обязательно (не реже одного раза в месяц).
3.5. Глубокий разряд батареи недопустим! При отрицательных температурах это приводит к замерзанию электролита и разрушению корпуса батареи.

4. ЗАРЯДКА БАТАРЕИ

4.1. Зарядка аккумуляторной батареи должна производиться в специально оборудованном для этих целей, хорошо вентилируемом нежилом помещении с соблюдением правил противопожарной безопасности.
4.2. Перед началом зарядки аккумуляторной батареи следует вывернуть все пробки (при их наличии).
4.3. Зарядка аккумуляторной батареи должна осуществляться зарядным устройством заводского изготовления в соответствии с инструкцией к этому зарядному устройству и руководством по эксплуатации на батарею.

Таблица: Степень заряженности, напряжение без нагрузки и плотность электролита.

Напряжение без нагрузки, В	Степень заряженности,%	Плотность электролита при +25°С, г/см
12.75-12.60	100-80	1.27-1.26
12.55-12.40	75-65	1.25-1.24
12.35-12.30	50-40	1.23-1.21*

*- эксплуатировать батарею нельзя, требуется зарядить.

4.4. Аккумуляторные батареи без пробок необходимо заряжать автоматическим зарядным устройством, чтобы не допустить интенсивного перезаряда и, как следствие, выкипания электролита.
4.5. Температура электролита в батарее перед зарядкой должна быть в пределах от +15°С до +25°С. Если измерить температуру невозможно по причине отсутствия доступа к электролиту, а батарея находилась при более низкой температуре, то перед зарядкой необходимо выдержать батарею при комнатной температуре не менее 10 часов.
4.6. Не допускается зарядка батареи при температуре электролита выше 50°С.
4.7. Для зарядки положительную клемму батареи присоединить к положительному полюсу зарядного устройства, а отрицательную — к отрицательному.
4.8. При зарядке батарей, имеющих пробки, необходимо откорректировать уровень электролита, добавив дистиллированную воду в случае, если уровень ниже отметки MIN или ниже 10 мм от верхних кромок пластин и сепараторов.

5. ЭЛЕКТРОЛИТ

5.1. Плотность заливаемого в сухозаряженную батарею электролита, приведенная к +25°С, должна быть 1,27-1,28 г/см3.
6. ХРАНЕНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
6.1. Батарея устанавливается на хранение полностью заряженной. Рекомендуется ежемесячно проверять напряжение на выводах батареи и, при наличии пробок, плотность электролита. При снижении степени заряженности до 50% (см. Таблицу), батарею необходимо зарядить, эксплуатировать такую батарею нельзя.
6.2. При длительном (сезонном) хранении залитые и заряженные батареи рекомендуется хранить в сухом холодном помещении при температуре до минус 30°С.

7. УТИЛИЗАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

7.1. Вышедшая из строя батарея подлежит обязательной сдаче в пункт приема отработанных аккумуляторов для последующей надлежащей утилизации.

Берегите окружающую среду! Не выбрасывайте отработанные батареи, сдавайте их в специализированные пункты приема.

Заряд аккумуляторных батарей | Аккумуляторные батареи

Страница 16 из 26

6. Заряд аккумуляторных батарей

6.1. Способы заряда

Для заряда можно пользоваться только постоянным током. Если в распоряжении имеется лишь переменный ток, то он должен быть преобразован в постоянный. Это может быть осуществлено при помощи синхронного преобразователя, мотор-генератора или выпрямителя. Общеприняты две системы заряда: а) при постоянной силе тока; б) при постоянном потенциале или постоянном  напряжении. Этот последний обычно слегка видоизменяется путем добавления последовательно соединенного с батареей постоянного сопротивления малой величины, для того чтобы ограничить начальный или пусковой ток и улучшить конечный режим заряда. Такая система называется модифицированной системой с постоянным напряжением.
Положительный зажим источника тока должен быть соединен с положительным зажимом батареи таким образом, чтобы зарядный ток протекал через батарею в направлении, прямо противоположном направлению разрядного тока.
 6.1.1.Заряд  при постоянной величине тока. При заряде постоянной величиной тока последний, как на это указывает само название, остается неизменным, что достигается применением реостата, последовательно соединенного с батареей, или же путем регулирования напряжения зарядного устройства.
Требующаяся величина тока поддерживается путем выключения или уменьшения сопротивления, введенного в цепь, по мере хода заряда, чем достигается повышение напряжения зарядного тока. Величина тока, протекающего через батарею, зависит от разности между напряжением самой батареи и напряжением, приложенным к батарее.
Пусть будут: приложенное напряжение Е; ток, протекающий в какой-либо данный момент, I; противо-э. д. с. батареи Ес; сопротивление батареи R, тогда
E = Ec + IR,
откуда

Таким образом, если напряжения как батареи, так и источника тока одинаковы, никакого тока не будет. Если напряжение батареи будет меньше напряжения на зажимах, ток пойдет в батарею, заряжая ее, если же, наоборот, напряжение батареи будет выше напряжения на зажимах, то ток будет идти из батареи и разряжать ее. Так как напряжение батареи повышается постепенно с возрастанием заряда, то ясно, что напряжение, приложенное к ее зажимам, должно также возрастать, причем в такой степени, чтобы величина зарядного тока оставалась неизменной. В батареях свинцово-кислотного типа этот точно определенный ток поддерживается до тех пор, покаво всех элементах не начнется обильное газообразование, после чего он снижается, и при этой силе тока заряд доводится уже до конца. Величина конечного зарядного тока для тяговых аккумуляторов составляет приблизительно 40% от начальной. Число ампер-часов, потребных для того, чтобы достигнуть обильного образования газов в свинцовом аккумуляторе при нормальной начальной силе зарядного тока, составляет около 90 % числа ампер-часов предшествующего разряда, если перед этим аккумулятор был полностью разряжен. Выделения газов можно ожидать ранее, если предшествовавший разряд не полным. Когда начинается обильное выделение газов, ток должен быть ослаблен и заряд затем продолжен до тех пор, пока не начнется снова сильное выделение газов.
На рис. 9-1 показана типовая схема заряда при постоянной величине тока.

Рис. 6.1. Схема зарядного устройства аккумуляторных батарей по методу тока постоянной величины
Для эффективного заряда напряжение должно составлять около 2,5 в на элемент при нормальной температуре и величине тока, равной половине от конечной его величины*. Если напряжение в цепи превышает эту величину, то максимальное сопротивление должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить уменьшение напряжения до указанной величины. Желательно, чтобы реостат был рассчитан на ток, в 4–5 раз больший против нормального, чтобы обеспечить возможность повышения величины зарядного тока аккумулятора, при этом необходимо предусмотреть, чтобы проводка зарядной цепи могла безопасно вынести этот ток. Вновых установках это условие может быть легко выполнено. При использовании существующих модифицированных установок нет надобности, чтобы допустимая величина тока реостата превышала допустимую величину тока для проводки.

*Аккумуляторы с органическими расширителями в отрицательных пластинах и аккумуляторы, не содержащие сурьмы, будут иметь нормальное конечное напряжение заряда выше 0,2–0,3 в на элемент.

Величина сопротивления в Омах равна:

где Е – напряжение зарядной системы; В – число элементов батареи; С – число вольт на элемент, постоянная, равная 2,5 в для всех типов и размеров свинцово-кислотных аккумуляторов; D – 50°/0 конечной величины тока (для   свинцовых аккумуляторов).
6.1.2. Конечное зарядное напряжение. Напряжение аккумулятора в течение заряда непрерывно возрастает, достигая максимума, когда заряд полностью закончен.
Величина конечного напряжения зависит от: 1) величины зарядного тока; 2) температуры; 3) внутреннего сопротивления аккумулятора; 4) от наличия в электролите определенных вредных примесей; 5) от состава сплава решеток.
Постоянство максимального конечного напряжения может служить надежным критерием полноты заряда. Однако следует учитывать и другие показатели окончания заряда: удельный вес электролита, обильное и равномерное газовыделение, потенциалы пластин и число данных аккумулятору ампер-часов.
Критической температурой для заряда кислотных аккумуляторов является температура 49° С. При этой температуре зарядный ток становится неустойчивым и может временами достигать величины, опасной для аккумуляторов и другого оборудования.
6.1.3. Закон ампер-часов. Свинцово-кислотные аккумуляторы, находящиеся в состоянии нормального разряда, могут при заряде быстро поглощать электрическую энергию без перегревов или чрезмерного газообразования. Поэтому заряд аккумулятора можно начинать режимами более высокими, чем так называемый нормальный или начальный режим заряда. Термин «начальный режим» для свинцово-кислотных аккумуляторов быстро выходит из употребления, но конечный режим заряда остается и сейчас вопросом первостепенной важности.
Практически режим заряда ограничивается ростом температуры чрезмерной величины и чрезмерным газообразованием. Эти явления имеют значение при определении кратчайшего времени, в которое аккумулятор может быть полностью заряжен. В результате многочисленных опытов установил, что если режим заряда в амперах держится на уровне, меньшем, чем число отданных батареей ампер-часов, то условия в отношении температур и газообразования будут удовлетворены. Это означает, что если от батареи при предварительном разряде было взято 200 ач, то заряд можно начать режимом, немногим меньше 200 а. Но очевидно, что режим заряда должен постепенно снижаться так, чтобы зарядный ток в амперах был всегда меньше, чем количество ампер-часов, которое недостает батарее до получения 100%-ного заряда. Это правило известно как «закон ампер-часов».
Старый метод заряда током постоянной величины в две ступени, начинаемый «начальным режимом» и заканчиваемый «конечным режимом», удовлетворяет по существу «закону ампер-часов», но не использует возможностей для более быстрого заряда. Если заряд ведется последовательно уменьшающимися режимами в соответствии с «законом ампер-часов», то такой процесс иногда именуется ступенчатым методом заряда. Степень приближения ступенчатого метода к закону ампер-часов практически ограничивается числом ступеней. Теоретически при достаточно большом числе ступеней зарядный ток будет следовать экспоненциальному закону, выражаемому уравнением I=А-t, где I— зарядный ток, a; t — время, ч; А — количество ампер-часов, полученных от батареи перед началом заряда, т. е. для t = 0.
Практические испытания показали, что минимальное время полного заряда, включая 15%-ный перезаряд, составляет примерно 4 ч.
Если «быстрозаряжателями» пользоваться с умом, отдавая должное внимание ограничению температуры и чрезмерного газирования, они могут служить желаемым целям. Однако следует помнить, что заряд, сообщенный аккумулятору за 20–30 мин., не может быть полным зарядом. Можно дать аккумулятору всего около 50% от полного заряда, избыточный ток при этом тратится на газообразование. Однако этого заряда достаточно, чтобы аккумулятор вернул частично работоспособность. Недостающая часть заряда может быть сообщена аккумулятору постепенно, во время движения автомобиля. Ниже описаны некоторые типы «быстрозаряжателей».
По другому методу ступенчатый заряд начинается током согласно первому методу, но затем величина зарядного тока понижается всякий раз, как напряжение достигает 2,35 в на элемент.
При заряде железо-никелевьих аккумуляторов током постоянной величины ток остается неизменным в течение всего времени, необходимого для полного заряда, обычно 7 ч. Окончание заряда может быть также определено по постоянству напряжения, которое обычно при полном заряде составляет 1,8–1,9 вна элемент. Точная величина зависит от температуры.
Так как удельный вес электролита в этих аккумуляторах остается и при заряде и при разряде неизменным, то единственными признаками окончания заряда являются неизменность напряжения, как указывалось выше, и продолжительность заряда.
Если во время заряда температура электролита превысит 46°С, необходимо немедленно прервать заряд и дать аккумулятору возможность охладиться.
6.1.4. Заряд при постоянном потенциале. При заряде с постоянным потенциалом напряжение поддерживается все время на одном уровне при определенном числе вольт на элемент. Величина начального зарядного тока для совершенно разряженной батареи должна быть значительно больше нормальной. В продолжение заряда, когда напряжение батареи постепенно возрастает, сила тока понижается до величины, значительно меньшей, чем для нормального режима, а к концу заряда она становится еще меньше, чем конечная сила тока при заряде способом постоянного тока. Средняя величина силы тока приблизительно равна нормальной.
В батареях свинцово-кислотного типа максимальное напряжение немодифицированного заряда при постоянном потенциале не должно превышать 2,35 вна элемент, минимальное должно быть не менее 2,25 в.
При среднем установленном напряжении, равном 2,3 вна элемент, батарея может быть переключена на заряд в состоянии любой степени разряженности, и она автоматически будет правильно заряжаться, не доходя до обильного газообразования или чрезмерной температуры. Необходима, однако, известная предосторожность, поскольку легкие колебания в напряжении линии могут вызвать большие изменения в величине зарядного тока. «Модифицированный» метод заряда с постоянным потенциалом, описанный ниже, в этом отношении более безопасен.
6.1.5. Модифицированный способ заряда с постоянным потенциалом. На начальной стадии немодифицированного заряда при постоянном потенциале требуется очень большой зарядный ток. В этом случае необходимо ограничить величину начального или пускового тока, для чего в цепь последовательно с батареей включается постоянное сопротивление малой величины. Такой прием известен под названием способа с полупостоянным потенциалом или модифицированным способом с постоянным потенциалом.
В практике, когда применяется метод модифицированного постоянного потенциала, напряжение на шинах поддерживается постоянным на некоторой величине, в пределах от 2,5 до 3,0 в на элемент.
Для заряда железо-никелевых и кадмий-никелевых аккумуляторов напряжение на зарядных шинах должно быть минимум 1,85 в на элемент и максимум 2,30 в.
6.1.6. Автоматический двухступенчатый  заряд.  Более современным  способом сокращения времени, необходимого для заряда батареи при повышенном напряжении, является так называемый двухступенчатый заряд. На первой ступени, когда аккумулятор может быстро поглощать энергию заряда, заряд ведется через малое сопротивление. На второй ступени в зарядную цепь вводится большое сопротивление, и зарядный ток снижается до величины конечного режима. Переход с первой ступени заряда на вторую осуществляется автоматически от вспомогательного  контакта счетчика ампер-часов или реле напряжений.
Двухступенчатый заряд аккумуляторных батарей особо удобен при применении выпрямителей в качестве источников зарядного тока.
6.1.7. Уравнительный заряд. Как следует из самого названия, уравнительный заряд служит для исправления отклонений от нормальных параметров в отдельных элементах батареи, возникающих  в процессе эксплуатации. В сущности это продолженный сверх необходимого заряд конечной силой тока или лучше меньшей.
Частота проведения уравнительных зарядов зависит от условий эксплуатации. Для батарей, работающих с постоянным подзарядом, достаточно такой заряд давать 1 раз в месяц. Напряжение на элементах поднимается на несколько десятых вольта и поддерживается в течение заданного времени. Чем больше это время, тем меньше нужно увеличение напряжения. Для батарей, работающих в режиме заряд–разряд, один из регулярных зарядов дается как уравнительный.
Аккумуляторные батареи с ежесуточным циклом заряд–разряд на тягачах и автокарах должны еженедельно получать уравнительный заряд. Уравнительный заряд должен продолжаться до тех пор, пока удельный вес электролита и напряжение аккумуляторов перестанет повышаться и будет неизменным в течение нескольких, обычно 3, часов. При этом зарядный ток должен оставаться неизменным весь этот период.
Уравнительный заряд нейтрализует воздействие глубоких разрядов на отрицательные пластины, и некоторые фирмы рекомендуют для поддержания в хорошем состоянии как отрицательный, так и положительных пластин подвергать аккумуляторы полному уравнительному заряду •после случайных глубоких разрядов.
Каждые 3 или 4 мес. необходимо регистрировать отсчеты напряжения и удельного веса каждого элемента. Если при этом обнаруживается возрастающее изменение в удельном весе, то это является признаком заболевания элемента, например сульфатирования, утечки и т. п.
Удельный вес в отдельных элементах должен быть доведен до нормы как в том случае, если батарея была пущена в работу в первый раз, так и в случае необходимости добавить электролит в какой-либо элемент в возмещение потери от проливаний или каких-либо других причин. Это следует делать к концу уравнительного заряда. Если удельный вес оказывается слишком высоким, то часть электролита должна быть отсосана с помощью пипетки с грушей и заменена дистиллированной водой. Точно так же удельный вес может быть повышен путем замены отобранной части электролита свежим электролитом с удельным весом на 50 пунктов выше старого. Уравнительный заряд должен продолжаться и во время добавления электролита и некоторое время после него до полного перемешивания электролита в элементе. Окончательный удельный вес устанавливается несколькими последовательными отсчетами с промежутками между ними по 15 мин. Удельный вес не должен отклоняться от нормы более чем на 0,005 в ту или другую сторону с учетом поправки на температуру.
Щелочные батареи Эдисона не требуют уравнительного заряда, если они- получают после каждого разряда повышенный заряд. Если удельный вес электролита упал в них до пределов, указанных в гл. 3, то электролит должен быть заменен свежим.
6.1.8. Заряд повышенным током (дозаряд). В некоторых условиях ампер-часовая емкость батареи может оказаться недостаточной для суточной работы.
В таком случае кратковременный заряд большим током может восстановить израсходованные ампер-часы. Этот дозаряд дается батарее обычно в часы обеденного перерыва. Рис. 6.2 изображает величину тока в зависимости от времени, принятую для дозаряда батарей свинцово-кислотного типа.
Для дозаряда батарей эффективно применение так называемых быстрозаряжателей. Для автомобильных батарей обычно применяются быстрозаряжатели с начальным током 100 а, снижающимся постепенно до 80 а. Некоторые из этих устройств имеют регулирование по времени, другие по температуре или напряжению. Температура очень важна при зарядах такими высокими токами. Поэтому температура электролита не должна превышать 52° С. Для контроля а зарядом в случае отсутствия устройства автоматического термостатического контроля желательно применение термореле. Термореле с уставкой 52° С опускается в один из аккумуляторов. При достижении электролитом температуры 52° С реле замыкает цепь звукового или светового сигнала. Все газовые клапаны на крышках элементов должны быть открыты, и когда через батарею будет проходить 100 а, напряжение на ее зажимах не должно превышать 8,5 а. На зажимах батарей с высоким внутренним сопротивлением, вызванным сульфатацией, низкой температурой или другими причинами,
напряжение будет превышать 8,5 в, если не ограничить ток значительно меньшей величиной. Таким батареям следует дать длительный заряд малым током. Холодные батареи необходимо заряжать таким током, чтобы напряжение также не превышало 8,5 в.

Рис. 6.2. Заряд свинцово-кислотного аккумулятора тягового типа. Заряд производится модифицированным методом постоянного потенциала. Напряжение зарядных шин 2,63 вна элемент, фиксированное сопротивление 0,0091 Ом.
1 — ток заряда; 2 — сообщенная емкость: 3 — температура   элемента; 4 —
температура   помещения;   5 — напряжение   на   шишах;  б — напряжение
элемента;   7 — удельный   вес   электролита.

Для батареи железо-никелевого типа дозаряд можно применять при условии, чтобы температура внутри элементов не превышала 46° С. Рекомендуемый режим заряда следующий:
5 мин   при                 5-кратном   нормальном   режиме
15  “       “      4     “              “                   “
30  “       “      3    “              “                   “
60  “       “      2    “              “                   “
Появление пены в отверстии для доливки является признаком того, что дозаряд дан слишком большой.
6.1.9. Непрерывный заряд. Непрерывный заряд батареи ведется слабым током, приблизительно равным внутренним потерям батареи и способным поддерживать ее полностью заряженной. Заряды слабым током дают для свинцовых батарей удовлетворительные результаты при условии, что заряд, получаемый батареей, достаточен для покрытия саморазряда. Этот способ заряда более всего удобен для пластин паcтированного типа. Непрерывный заряд применяется в различных случаях, например при хранении аккумуляторов, заполненных электролитом.
Через правильные промежутки времени необходимо вынимать пробки из крышек и, если необходимо, добавлять воды в элементы. Следует заметить удельный вес для каждого из элементов в начале заряда и повторять отсчеты через известные промежутки времени. Зарядный ток можно затем довести до такого минимума, при котором удельный вес электролита сохраняется постоянным.
Непрерывный заряд очень слабыми токами применяется не только для пополнения внутренних потерь батареи, но и для компенсирования прерывистых разрядов небольшой величины.
Непрерывный заряд может быть применен и к щелочным аккумуляторам. Рекомендуемый режим изменяется в пределах от 0,125 до 0,25 а на положительную пластину размера А. На большие или меньшие пластины ток берется пропорционально.
Действительный режим непрерывного заряда в любых условиях зависит от режима разряда, принятого для данного аккумулятора. Повышенный режим непрерывного заряда применяется для аккумуляторов с нормальным режимом разряда 5 ч и менее. Непрерывный заряд небольшими токами применяется для аккумуляторов, разряжаемых сравнительно длинными режимами. Режим непрерывного заряда, должным образом примененный, может несколько увеличить емкость батареи.
В случае прерывистого разряда батареи дополнительно к нормальному режиму непрерывного заряда необходимо предусматривать покрытие потерь на разряд. В этом случае непрерывный зарядный режим должен быть повышен на 10% от среднего режима разряда.
Для определения режима повышенного непрерывного заряда щелочных аккумуляторов, работающих на прерывистом разряде, Аллен предложил эмпирическую формулу

В этом уравнении:
I — искомый ток,   а;
С — емкость батареи при нормальном режиме разряда, ач;
D — среднее   число   ампер-часов, отнимаемых у  батареи за сутки;
Н — суммарное время разряда, ч.
Формула, однако, справедлива только при условии, что Н значительно меньше 24. В противном случае зарядные токи, подсчитанные по формуле, не могут рассматриваться как токи непрерывного заряда.
6.1.10. Режим постоянного подзаряда. Под режимом постоянного подзаряда понимается режим, при котором напряжение зарядного устройства, постоянно подключенного параллельно аккумуляторной батарее, немного выше напряжения разомкнутой батареи и противоположно ей по полярности.
Если батарея соединена с шинами, напряжение которых приблизительно равно напряжению разомкнутой батареи, то последняя будет заряжаться или разряжаться в зависимости от того, будет ли колеблющееся напряжение на шинах выше или ниже напряжения батареи.
Таким образом, батарея автоматически регулирует мощность, необходимую для покрытия колебаний нагрузки, и всегда находится в состоянии полного заряда.
Аккумуляторы, решетки пластин которых содержат кальций, преимущественно применяются для работы с постоянным подзарядом на телефонных станциях. Ток подзаряда таких аккумуляторов, необходимый для поддержания состояния полного заряда, составляет всего 0,2–0,125 от тока, необходимого для аккумуляторов со свинцово-сурьмянистыми решетками при прочих равных условиях. Количество воды, добавляемой в элемент для поддержания уровня электролита на надлежащем уровне, связано определенным отношением с объемам перезаряда батареи и поэтому может быть использовано как средство проверки правильности выбранного режима подзаряда. Слишком большой расход воды свидетельствует, что выбранный режим слишком высок. Заводы-изготовители обычно регламентируют максимум добавки воды.
Аккумуляторные батареи обычно устанавливаются также на электростанциях и подстанциях для обеспечения непрерывной подачи тока как для контрольного и защитного оборудования, так и для аварийного освещения. Такие батареи обычно состоят из 60 элементов.
Щелочные аккумуляторы имеют    несколько    большую разность напряжения при заряде и разряде; в режиме постоянного подзаряда  они используются в цепях производственной и охранной сигнализации и для управления выключателями.
6.1.11.Режим постоянного заряда. Аккумуляторные батареи, заряжаемые по этому принципу, так же как и при постоянном подзаряде, длительно соединены с источником зарядного тока. Разница состоит в том, что колебания между состоянием полного заряда и частичного разряда более длительны. Заряд и разряд в этом режиме производятся автоматически. Наиболее известным примером такой работы является работа автомобильной батареи. Она разряжается при пуске двигателя, питая зажигание и освещение до тех пор, пока автомобиль не наберет определенную скорость. Затем нагрузку берет на себя генератор, а батарея переходит в режим заряда и подготавливается к следующему разряду.

Проведение контрольно-тренировочного цикла (КТЦ) АКБ

Емкость аккумуляторных батарей измеряется в ампер-часах (Ач). При этом на корпусе батарей производители указывают номинальную емкость, которая не всегда равняется реальной. Последняя может отличаться от номинальной в пределах от 80% для отработавших определенный срок батарей до 110% и выше для новых вводимых в эксплуатацию. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации реальная емкость постепенно меняется с сторону уменьшения ввиду воздействия таких факторов, как: условия эксплуатации, время эксплуатации, температурный режим эксплуатации режимы заряда и разряда, наличие и периодичность обслуживания и другие.

Как правило, аккумуляторные батареи считаются работоспособными до отдачи не менее 80% заявленной производителем номинальной емкости. Чтобы выявить этот предел работоспособности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы необходимо периодически проводить проверку батарей на соответствие их заявленным характеристикам. Самый главный показатель здесь – это остаточная емкость аккумуляторов или, другими словами, фактическая, или как уже упоминалось ранее, реальная емкость на данный момент времени.

Для проведения контроля фактической емкости герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей проводится так называемый контрольно-тренировочный цикл (КТЦ), который заключается в подключении контрольной нагрузки к батарее в соответствии с технической спецификацией и разрядными таблицами завода-изготовителя для данного типа батарей до нормативного допустимо полного разряда с последующей фиксацией емкости на данный момент времени.

Периодичность проведения КТЦ не регламентирована, но рекомендуется проводить с регулярностью не реже одного раза в год и по необходимости в тех случаях, когда требуется определить отдаваемую аккумуляторной батареей емкость или оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуатации.

Порядок проведения КТЦ

КТЦ рекомендовано проводить следующим образом.

Предварительно аккумуляторная батарея должна быть выдержана не менее 6 часов для выравнивания температуры элементов с окружающей средой помещения, где будет производиться КТЦ (20-25°С). Особенно это касается зимнего периода при отрицательных температурах.

Если температура в помещении находится в диапазоне от 18°С до 25°С, выходное напряжение зарядного устройства устанавливается равным номинальному значению зарядного напряжения, указанное производителем для данного типа аккумуляторных батарей. Точность поддержания величины зарядного напряжения при заряде должна быть не хуже ±1%. В большинстве случаев по предписанию производителей заряд батареи осуществляется постоянным напряжением 14,4-15,0В для 12-вольтовых моноблоков. Время заряда таким режимом составляет, как правило, не менее 10 часов. Ток заряда следует ограничить в пределах 0,1С10. Следует обратить внимание, что заряд необходимо провести полностью и без перерывов. Признаком окончания заряда батареи является снижение зарядного тока до величины, меньшей 1 мА на Ач номинальной емкости аккумулятора и ее стабилизации в течение последних 3 часов заряда.

Далее дать им в течение 1-2 часов отстояться для приведения повышенной температуры после заряда в нормальную в пределах 20-25°С и нормализации повышенного напряжения сразу после заряда в напряжение холостого хода (напряжение разомкнутой цепи).

После этого приступить к последующему контрольному разряду. Разряд осуществляется током 0,1С10 (или 0,1С20) до конечного напряжения 10,8 В (или 10,5 В) в зависимости от спецификации аккумуляторных батарей в соответствии с их разрядными таблицами постоянным током, представленными заводом-изготовителем, а также конечным напряжением разряда в соответствии с этими таблицами. Отданную аккумуляторной батареей емкость определяют умножением величины разрядного тока в амперах на время разряда в часах. Зафиксированная при этом снятая емкость представляет собой фактическую емкость батареи на данный момент времени.

В качестве примера можно рассмотреть вариант определения тока контрольного разряда герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи CSB серии TPL121500 номинальным напряжением 12В номинальной емкости 150Ач. Исходя из данных таблицы завода-изготовителя ток разряда аккумуляторной батареи при 10-часовом цикле до конечного напряжения 1,80 В/Эл. должен быть равным 15,0 Ампер. Это и есть ток 0,1С10 для данной серии аккумуляторных батарей.

Учитывая, что в таблице конечное напряжение разряда указано в В/элемент, а батарея состоит из 6 элементов, то конечное напряжение для всей аккумуляторной батареи должно составлять 1,80 В/Эл. × 6 Эл. = 10,8 Вольта. То есть, это и есть то конечное напряжение до которого необходимо разряжать эту аккумуляторную батарею при проведении КТЦ.

После контрольного разряда батарею необходимо незамедлительно полностью зарядить в соответствии с Руководством по эксплуатации завода-изготовителя.

Таким образом, контрольно-тренировочный цикл позволяет не только осуществить контроль технического состояния аккумуляторных батарей и проверки отдаваемой ими емкости, но и «исправления» отстающих аккумуляторов.

Батарея считается работоспособной при отдаче на 1 цикле не менее 90-95% емкости от заявленной. Батареи выходят на свою проектную мощность после 3-5 циклов в циклическом режиме эксплуатации или через 3-6 месяцев эксплуатации в буферном режиме.

В дальнейшем в процессе эксплуатации батарея считается работоспособной до отдачи не менее 80% номинальной емкости.

Информация об аккумуляторных батареях ASUS

Жизненный цикл батареи

1. Из-за химических свойств ионов лития емкость батареи постепенно уменьшается с течением времени. Это нормальное явление.
2. Срок службы литий-ионной батареи составляет примерно 300-500 циклов. При нормальных условиях использования и температуре окружающей среды (25 ℃) литий-ионный аккумулятор должен нормально разряжаться и заряжаться в течение 300 циклов (или около одного года). После этого емкость аккумулятора падает до 80% от первоначальной.
3. Снижение срока службы батареи зависит от конструкции системы, модели, энергопотребления системы, потребления программ и операционного программного обеспечения, а также настроек управления питанием. Высокие / низкие рабочие температуры и ненормальная работа могут привести к быстрому сокращению срока службы батареи на 60% или более за короткое время.

4.  Скорость разряда аккумулятора зависит от программного обеспечения ноутбука или планшета и настроек управления питанием. Например, выполнение требовательных к вычислениям программ, таких как графическое программное обеспечение, игровое программное обеспечение и воспроизведение видео, потребляет больше энергии, чем выполнение обычного программного обеспечения для обработки текстов. Когда ноутбук с заряженным аккумулятором подключается к дополнительным устройствам USB или Thunderbolt извне, аккумулятор также разряжается быстрее.

 

 

Механизмы защиты аккумулятора

1. Частая зарядка аккумулятора под высоким напряжением ускоряет ее старение. Чтобы продлить срок службы батареи, батарея поддерживает уровень заряда 90% -100% после полной зарядки, в этом диапазоне система может не заряжаться из-за механизмов защиты батареи.

*Емкость инициирования заряда батареи (%) обычно устанавливается между 90% -99%. Фактическое значение будет отличаться в зависимости от модели.

2. Аккумуляторы, заряженные или хранящиеся при высоких температурах окружающей среды, могут повредиться и ускорить сокращение срока службы батареи. Когда температура батареи слишком высокая и аккумулятор перегревается, зарядная емкость батареи будет ограничена или прекращена совсем. Это часть механизмов защиты батареи системы.
3. Несмотря на то, что устройство было выключено, а адаптер переменного тока удален, системе по-прежнему требуется небольшое энергопотребление, поэтому это нормальный сценарий, когда уровень заряда батареи все еще падает.

 

Износ аккумулятора

1. Батареи по сути это расходные материалы. Литий-ионные аккумуляторы с непрерывными химическими реакциями естественным образом разряжаются и теряют емкость.
2. После использования аккумулятора в течение некоторого времени, при определенных условиях аккумулятор может незначительно вздуться. Это не создаст проблем безопасности.
3. Вздутые батареи должны быть заменены и выброшены должным образом, даже если они не влияют на безопасность. При замене вздувшихся батарей не выбрасывайте старую батарею в бытовые отходы. Обратитесь в местную службу поддержки ASUS для утилизации батарей.

 

Стандартный уход за аккумулятором

1. Если ноутбук, мобильный телефон или планшет не будут использоваться в течение длительного времени, зарядите аккумулятор до 50%, выключите устройство и отсоедините источник питания переменного тока (адаптер). Подзаряжайте аккумулятор каждые три месяца до 50%, чтобы предотвратить повреждение аккумулятора из-за чрезмерной разрядки из-за длительного хранения без использования.
2. Когда источник питания переменного тока постоянно используется для ноутбука, мобильных телефонов или планшетов, пользователь должен разряжать аккумулятор до 50% не реже одного раза в две недели, чтобы освободить аккумулятор от постоянного высокого напряжения, что может сократить срок его службы. Пользователи ноутбуков могут продлить срок службы батареи с помощью программного обеспечения ASUS Battery Health Charging.
3. Наилучшими условиями хранения аккумуляторов являются температура окружающей среды от 10 до 35 ° C, поддержание заряда на уровне 50% и увеличение срока службы батареи с помощью программного обеспечения ASUS Battery Health Charging.
4. Избегайте хранения батарей во влажной среде, которая может привести к увеличению скорости разряда батареи. Среда с более низкой температурой будет вредить внутренним химическим веществам батареи, в то время как батареи, хранящиеся при более высокой температуре, подвергаются риску взрыва.
5. Не размещайте компьютер, мобильный телефон или аккумулятор рядом с радиаторами, каминами, печами, электронагревателями или другими источниками тепла выше 60 ℃ (140 ° F). Перегрев аккумулятора может привести к его взрыву или протечке, что может привести к возгоранию.
6. Поскольку в ноутбуках используется встроенный аккумулятор, аккумулятор не будут получать питания, если компьютер не использовался или не заряжался, а затем время и настройки BIOS вернутся к значениям по умолчанию. Если вы не собираетесь использовать компьютер в течение длительного времени, заряжайте аккумулятор раз в месяц.

 

Оптимальные настройки Батареи

Держа адаптеры переменного тока подключенными к ноутбукам, сотовым телефонам или планшетам во время использования, аккумуляторы остаются слишком заряженными, что может сократить срок их службы. Чтобы защитить аккумулятор при таком использовании, пользователи ноутбука могут продлить срок его службы с помощью программного обеспечения ASUS Battery Health Charging.

Введение ASUS Battery Health Charging

https://www.asus.com/ru/support/FAQ/1032726/

Поставки моделей с 4 квартала 2017 содержат это приложение.

 

Условия гарантии на аккумуляторы ASUS

1. ASUS заменит новую аккумуляторную батарею в следующих случаях (применяются условия гарантии https://www.asus.com/ru/support/Article/606/):
   • (a) батарея не заряжается;
   • (b) батарея вызывает самопроизвольное включение/выключение/перезагрузку ноутбука;
   • (c) батарея быстро разряжается;
   • (d) батарея не определяется системой;
   • (e) система неоднократно предупреждает пользователя о необходимости замены батареи;
   • (f) индикатор зарядки батареи работает некорректно;

 

Обзор аккумуляторов ASUS

Литий-ионные батареи

Преимущества литий-ионных аккумуляторов включают высокую плотность энергии, большую емкость, малый вес, длительный срок службы, отсутствие эффекта памяти и быструю зарядку. Они широко используются в потребительских товарах, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и планшеты.

Параметры аккумуляторов

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре – обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12-200DG – батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах – обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях – так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется обычно в ампер-часах, хотя правильнее приводить значения в ватт-часах.

Заряд-разрядные кривые

Емкость (Вт*ч) = U*I*t

где U – напряжение аккумулятора, В; I – ток, который он может отдавать в течение времени t.

Так как обычно принимается, что для различных аккумуляторов напряжение одинаковое, то из формулы убирается напряжение, и остается емкость в ампер-часах.

Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 3000 Ач.

Другие статьи Руководства

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его – это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей “глубокого разряда”.

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение синцово-кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) – например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

1. Напряжение на аккумуляторе. Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
2. Второй метод определения степени заряженности – по плотности электролита. Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Степень заряженности	Батарея 12В	Батарея 24 В	Плотность электролита
100	12.70	25.40	1.265
95	12.64	25.25	1.257
90	12.58	25.16	1.249
85	12.52	25.04	1.241
80	12.46	24.92	1.233
75	12.40	24.80	1.225
70	12.36	24.72	1.218
65	12.32	24.64	1.211
60	12.28	24.56	1.204
55	12.24	24.48	1.197
50	12.20	24.40	1.190
40	12.12	24.24	1.176
30	12.04	24.08	1.162
20	11.98	23.96	1.148
10	11.94	23.88	1.134

Срок службы аккумуляторов 

[sociallocker id=”1616″] Срок службы аккумуляторных батарей в циклах

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах – приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц – около 8.

Еще один важный момент – в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд – не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

[/sociallocker]

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто – у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, “Ваш Солнечный Дом”
©При цитировании ссылка на эту страницу и на “Ваш Солнечный Дом” обязательна

Дополнительная информация по теме в Разделе “Библиотека“. Настоятельно рекомендуем почитать эту статью

ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) – энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость – номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд – потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи – наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов “заряд-разряд”.

Срок хранения – максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.

Эта статья прочитана 123749 раз(а)!

Продолжить чтение

Основы зарядки аккумулятора

Отдельные шаги и бесконечный последовательный мониторинг (ISM ™)

Существует ряд отдельных, определяемых режимов или методов, или этапов, или фаз, или этапов в алгоритме зарядки аккумулятора. Не все эти шаги необходимы в каждом приложении для аккумуляторов любого типа. Кроме того, учитывая возрастающую сложность требований к оптимальной зарядке для многих батарей на рынке 21-го века, зарядные устройства Deltran Battery Tender® стали больше зависеть от подхода бесконечного последовательного мониторинга (ISM ™) в коде исполнительного микроконтроллера, который управляет поведением зарядные устройства.Другими словами, хотя любое количество конкретных этапов зарядки может быть доступно для выполнения, обычно последовательно, в определении любого заданного алгоритма зарядки, наложение исполнительного управления ISM ™ выполняет важную задачу оптимизации производительности зарядного устройства в широком диапазоне условия эксплуатации.

Давайте рассмотрим, что мы можем определить как значимые шаги, которые необходимо включить в алгоритм начисления платы. Давайте также рассмотрим, что часто происходит на рынке. Стремление производителя отличить продукт от своих конкурентов может иногда приводить к созданию технического жаргона, который может быть не самым полезным с точки зрения помощи конечным пользователям в реальном понимании того, как на самом деле работает технология.

Итак, давайте поговорим о деталях шагов и постараемся избежать ненужного технического жаргона. Нумерация шагов и порядок их представления просто указывают на типичную последовательность, в которой они будут появляться в любом заданном алгоритме начисления. Опять же, не все шаги доступны и не обязательны во всех алгоритмах зарядного устройства.

Первый шаг: инициализация или квалификация.

Этот шаг применялся и использовался в зарядных устройствах с первого дня.Хотя, возможно, это не было четко определено или даже не рассматривалось как шаг. Но, честно говоря, это может быть самый важный шаг с точки зрения безопасности. Практически все зарядные устройства для аккумуляторов измеряют состояние электрического соединения между аккумулятором и выходом зарядного устройства. Конкретные пределы параметров могут отличаться, но поведение напряжения и тока, измеренных на выходе зарядного устройства, дает довольно четкое представление о том, нормальны ли дела в мире зарядки аккумуляторов.

В качестве примера, если выходное напряжение зарядного устройства положительное, а выходной ток равен нулю, то это хороший показатель того, что между зарядным устройством и аккумулятором отсутствует или очень плохое соединение. С технической точки зрения это обрыв цепи или очень высокое сопротивление на выходе. Это обычное обстоятельство, вызванное срабатыванием предохранителя между зарядным устройством и аккумулятором. Это условие, при котором целесообразно отключить выход зарядного устройства и дать оператору зарядного устройства указание на то, что что-то не так, например, мигание светового индикатора определенного цвета или мигание более одного цвета светового сигнала в определенной временной последовательности.

Другой распространенный пример — когда выходное напряжение положительное, а выходной ток отрицательный. Обычно это означает, что клеммы аккумулятора подключены назад к выходу зарядного устройства. Вы можете подумать, что напряжение также будет отрицательным, но из-за законов физики и электрических цепей зарядное устройство все еще может считывать положительное напряжение. Еще одна вещь: все зарядные устройства Deltran Battery Tender® предназначены для предотвращения отрицательного тока, который, если его не установить, разряжает аккумулятор.

Второй шаг: восстановление.

Этот шаг необходим для решения серьезных ситуаций чрезмерного разряда. Этой проблеме могут быть подвержены как свинцово-кислотные, так и литиевые батареи. Если вы забудете выключить свет на спортивном транспортном средстве, вы можете полностью разрядить аккумулятор за короткое время. Философия восстановления заключается в использовании тока малой амплитуды для постепенного накопления заряда, накопленного в батарее, и поддержания напряжения, достаточного для того, чтобы батарея могла принять нормальный режим подзарядки.Даже при небольшом токе должно быть минимальное доступное напряжение. Для свинцово-кислотных и литиевых батарей на 12 вольт это значение составляет около 4 вольт. Если напряжение ниже 4 вольт, режим восстановления не применяется. В семействе зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов этап восстановления — это скорее фоновая функция, выполняемая по запросу. В семействе зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов функция восстановления более отчетлива и четко определена, поскольку литий-ионные аккумуляторы более подвержены повреждению, если параметры восстановления не контролируются жестко.

Третий этап: массовая загрузка.

Этот шаг имеет честь занять уникальное положение как единственный действительно важный шаг в алгоритме зарядки, по крайней мере, для свинцово-кислотных аккумуляторов. Здесь вы позволяете батарее потреблять столько тока, сколько позволяет зарядное устройство (так называемый предел тока), пока напряжение батареи не поднимется до заданного максимального уровня. Когда напряжение достигнет этого максимального уровня, зарядное устройство можно выключить. Прежде чем напряжение достигнет заданного максимального уровня, ток будет оставаться на уровне, близком к максимальному значению или пределу тока.Большинство производителей зарядных устройств называют этот шаг «режимом зарядки постоянным током». В большинстве случаев после полной зарядки аккумулятор будет заряжен примерно на 80%. Этого достаточно, чтобы использовать его снова, ничего не делая.

Шаг четвертый: заряд абсорбции.

На этом этапе поведение напряжения и тока меняется на противоположное по сравнению с тем, что наблюдается на этапе объемного заряда. Напряжение поддерживается постоянным, а ток может естественным образом уменьшаться.Если вы посмотрите на графики, то во время объемной зарядки напряжение начинает расти прямолинейно. Затем, когда напряжение приближается к заранее определенному максимальному уровню, кривая больше напоминает экспоненциальную кривую. Во время поглощения ток спадает по прямому, линейному пути, затем изгибается и сужается до очень низкого уровня, где он остается до тех пор, пока значение выходного напряжения зарядного устройства не изменится.

Важность этапа абсорбционной зарядки напрямую связана с завершением полного пополнения отдельных аккумуляторных ячеек.Существуют очень сложные математические уравнения, которые могут объяснить химию этого явления, но правда в том, что большая часть полезных знаний, доступных для приложений алгоритмов заряда, была получена в результате десятилетий проб и ошибок. Вам будет трудно найти объяснение, оправдывающее эффективность шага поглощения заряда, которое не включает очень сильную зависимость от эмпирических данных. Это особенно верно, если учесть, что этап абсорбционного заряда является полностью эффективным только в том случае, если ему позволяют продолжаться достаточно долго, так что существует минимум несколько часов, вероятно, по крайней мере, 4 часа, когда батарея практически не потребляет ток, но приложенное напряжение поддерживается высоким на уровне поглощения.На первый взгляд, это кажется бессмысленным. Но это абсолютно верно.

Пятый этап: уравнительный заряд.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов этот этап важен в основном для ряда аккумуляторов, заряжаемых с помощью зарядного устройства с одним выходным напряжением, в то время как аккумуляторы соединены последовательно. Чтобы отчетливо наблюдать эффект, требуется несколько батареек. Обычно достаточно четырех батареек. Механика этапа выравнивания графически выглядит аналогично комбинации этапов объемного заряда и абсорбционного заряда.Разница в том, что ток начинается с очень низкого уровня, примерно от 2 до 5% от предельного тока зарядного устройства, или просто с очень низкого фиксированного уровня, например 0,5 или 1,0 ампер.

В зависимости от того, как фактическое значение тока выравнивающего заряда сравнивается с числовым значением емкости аккумулятора в ампер-часах, и в зависимости от предела напряжения выравнивающего заряда, ток зарядки будет оставаться постоянным только в течение очень короткого времени. Затем для баланса времени, оставшегося на этапе выравнивания, напряжение и ток будут вести себя так же, как и во время этапа поглощения.Однако амплитуды напряжения и тока различаются.

Какое влияние наблюдается на последовательно подключенные батареи? Основное определение последовательного соединения состоит в том, что один ток течет через все соединенные элементы. Если один зарядный ток применяется к 4 или более 12-вольтовым батареям, соединенным последовательно, то без этапа выравнивания вполне вероятно, что отдельные напряжения на 12-вольтовых батареях могут отличаться на целых 0,2 вольта. Например, после перезарядки напряжения на 4 батареях в 48-вольтовой цепочке могут быть 12.85, 12,8, 13,05 и 12,9 вольт. Если сложить эти напряжения вместе, получится 51,6 вольт, что соответствует 4 батареям с каждым напряжением = 12,9 вольт. Это теоретическое значение 100% SOC для свинцово-кислотной батареи.

Мы обсудим, почему эти индивидуальные различия могут существовать позже. А пока учтите, что 1,5 вольта представляют собой полный диапазон емкости одной 12-вольтовой батареи. Следовательно, 0,2 вольта составляет около 13% этого диапазона на одной батарее. Что происходит с этими отдельными напряжениями, когда мы используем ступень выравнивания? Показания изменятся на 12.89, 12,9, 12,91 и 12,9 вольт. Диапазон изменения теперь составляет всего 0,02 В, или 1,3% от диапазона полной емкости одной батареи. Это показывает, что все 4 батареи заряжены одинаково, просто на основании измерения напряжения на клеммах.

Почему начальная разница? Помните, что каждая 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея состоит из 6 отдельных 2-вольтовых ячеек. Полностью заряженное напряжение каждой ячейки составляет 2,15 В. Что, если элементы не работают одинаково, и их напряжения изменяются до точки, где их суммарное значение колеблется в пределах 12?85 и 13,05 вольт. Так и случилось. Средство, которое заключается в применении зарядного тока уровня выравнивания, на самом деле «выравнивает» напряжения. Но объяснение остается в сфере эмпирических наблюдений. Не так приятно, как решение математического уравнения, но тем не менее эффективно.

Шестой этап: плавающий / ремонтный сбор.

Этот шаг очень важен с точки зрения фундаментальной концепции Battery Tender®. Вся цель плавающего режима / технического обслуживания — поддерживать полностью заряженный аккумулятор в состоянии 100% заряда (SOC).Почти для всех батарей это означает подачу напряжения на полностью заряженную батарею, которое на 1 или 2 десятых вольта выше напряжения, которое батарея может поддерживать, чтобы указать, что ее SOC = 100%. Кроме того, аккумулятор должен находиться в покое, не заряжаться и не разряжаться.

В большинстве случаев свинцово-кислотная батарея на 12 В при 100% SOC будет иметь напряжение покоя от 12,8 до 13,1 В. Это означает, что эффективное напряжение холостого хода должно составлять от 12,9 до 13,2 вольт. Однако большинство зарядных устройств Battery Tender® имеют напряжение холостого хода между 13.3 и 13,5 вольт. Важно то, что напряжение холостого хода должно быть выше, чем напряжение полностью заряженной батареи в состоянии покоя, и должно быть ниже, чем напряжение выделения газа, которое составляет около 13,8 вольт. См. Обсуждение плавающей зарядки на веб-сайте Battery Tender®. Определенно стоит потратить время на то, чтобы прочитать этот документ.

Требования к плавающему напряжению для литий-ионной батареи на 12 вольт, в частности, для литий-железо-фосфатной батареи, немного выше, поскольку объединенное напряжение 4 литий-ионных элементов составляет 13.3 вольта выше, чем 6 свинцово-кислотных элементов при 2,15 вольт.

На следующем рисунке текстовые поля над графиками напряжения и тока содержат подробные сведения об этапах зарядки. Шкала времени не пропорциональна реальному времени. Он настроен в соответствии с текстовыми полями. Это только для отображения информации.

Глядя на график, первым действительным этапом зарядки является этап 2, массовая зарядка. После успешной аттестации, в зависимости от используемого зарядного устройства, проводятся испытания с изменяющимся ограничением тока и синхронизацией по генерации напряжения, которые специально не показаны.Учитывая сложность этих тестов, их, безусловно, можно рассматривать как режим восстановления или, как минимум, режим расширенной квалификации. Достаточно сказать, что другие факторы рассматриваются для обеспечения безопасности и обоснованности решения перейти к основным этапам зарядки.

Основные сведения об аккумуляторах — Руководство по аккумуляторам

Если вы провели какое-либо исследование того, как работают батареи или на что следует обращать внимание при выборе лучшей высокопроизводительной батареи, вы, вероятно, зарылись в информацию, часть которой противоречива.В BatteryStuff мы стремимся немного прояснить это.

Скорее всего, вы слышали термин KISS (Keep It Simple, Stupid). Я попытаюсь объяснить, как работают свинцово-кислотные батареи и что им нужно, не утопая вас в кучу ненужных технических данных. Я обнаружил, что данные об аккумуляторе будут несколько отличаться от производителя к производителю, поэтому я постараюсь свести эти данные к минимуму. Это означает, что я могу немного обобщить, оставаясь верным цели.

Свинцово-кислотная батарея используется в коммерческих целях более 100 лет.Тот же химический принцип, который используется для хранения энергии, в основном тот же, что и наши прадеды.

Аккумулятор похож на копилку. Если вы будете продолжать вынимать и ничего не класть обратно, у вас ничего не останется. Сегодняшние требования к питанию от аккумулятора шасси огромны. Рассмотрим современный автомобиль и все электрические устройства, которые должны быть запитаны. Вся эта электроника требует надежного источника питания, а плохое состояние батареи может привести к отказу дорогостоящих электронных компонентов.Знаете ли вы, что в электрической системе среднего автомобиля 11 фунтов провода? Посмотрите на дома на колесах и лодки со всеми электрическими устройствами, требующими питания. Не так давно в трейлерах или домах на колесах была только одна 12-вольтовая аккумуляторная батарея. Сегодня это стандарт для инверторов мощностью до 4000 Вт.

Среднее время автономной работы сократилось из-за увеличения требований к энергии. Срок службы зависит от использования — обычно от 6 до 48 месяцев, но только 30% всех батарей фактически достигают 48-месячной отметки.Вы можете продлить срок службы батареи, подключив ее к солнечному зарядному устройству в нерабочие месяцы.

Если вы усвоите основы, у вас будет меньше проблем с батареей, и вы получите большую производительность, надежность и долговечность батареи. Я предлагаю вам прочитать весь учебник; однако я проиндексировал всю информацию для удобства.

Немного основ

Свинцово-кислотная батарея состоит из пластин, свинца и оксида свинца (различные другие элементы используются для изменения плотности, твердости, пористости и т. Д.), с 35% -ным раствором серной кислоты и 65% -ным водным раствором. Этот раствор называется электролитом, который вызывает химическую реакцию с образованием электронов. Когда вы проверяете аккумулятор с помощью ареометра, вы измеряете количество серной кислоты в электролите. Если у вас низкие показатели, это означает, что химия, производящая электроны, отсутствует. Итак, куда делась сера? Он лежит на пластинах аккумулятора, поэтому при перезарядке сера возвращается в электролит.

1. Безопасность
2. Типы батарей, глубокий цикл и запуск
3. Влажные ячейки, гелевые ячейки и абсорбирующий стеклянный мат (AGM)
4. CCA, CA, AH и RC; что все это значит?
5. Обслуживание батареи
6. Тестирование батареи
7. Выбор и покупка нового аккумулятора
8. Срок службы и производительность батареи
9. Зарядка аккумулятора
10. Аккумуляторные батареи
11. Батареи, которых нельзя делать

1. Вы должны думать о безопасности при работе с аккумуляторами. Снимите все украшения. (В конце концов, вы не захотите расплавить ремешок для часов, пока носите его!) Водород, выделяемый батареями при зарядке, очень взрывоопасен. Мы видели несколько случаев, когда батареи взрывались и все заливали серной кислотой. Это было неинтересно, и было бы самое время надеть защитные очки, висящие на стене. Черт возьми, ты даже мог бы сломать свой дискотечный костюм. Полиэстер не подвержен действию серной кислоты, но все, что содержит хлопок, будет съедено.Если вы не чувствуете потребности в моде, просто носите старомодную одежду — в конце концов, полиэстер все еще не в моде.

При выполнении электромонтажных работ на транспортных средствах лучше всего отсоединить заземляющий кабель. Просто помните, что вы возитесь с едкой кислотой, взрывоопасными газами и сотнями ампер электрического тока.

2. В основном существует свинцово-кислотных аккумуляторов двух типов (вместе с тремя подкатегориями). Два основных типа — это запуск (запуск) и глубокий цикл (морской / гольф-кар).Пусковая батарея (зажигание стартовых огней SLI) предназначена для быстрой подачи энергии (например, для запуска двигателей) и, следовательно, имеет большее количество пластин. Пластины более тонкие и имеют несколько иной состав материала.

Что такое аккумулятор глубокого разряда? Батарея глубокого разряда имеет меньше мгновенной энергии, но большую долгосрочную подачу энергии. Аккумуляторы глубокого разряда имеют более толстые пластины и могут выдержать несколько циклов разряда. Пусковые батареи не должны использоваться для приложений с глубоким циклом, потому что более тонкие пластины более склонны к короблению и точечной коррозии при разряде.Так называемая батарея двойного назначения — это компромисс между двумя типами батарей, хотя, если возможно, лучше указать более конкретную информацию.

3. Влажный элемент (затопленный), гелевый элемент и абсорбирующий стекломат (AGM) — это различные версии свинцово-кислотных аккумуляторов. Влажная камера бывает двух типов; ремонтопригоден и не требует обслуживания. Оба заполнены электролитом и в основном одинаковы. Я предпочитаю тот, в который я могу добавить воду и проверить удельный вес электролита с помощью ареометра.

Гелевые аккумуляторы и AGM — это специальные аккумуляторы, которые обычно стоят вдвое дороже, чем аккумуляторы с мокрыми элементами премиум-класса. Однако они очень хорошо хранятся и не склонны к сульфатированию или разложению так же легко, как влажные клетки. При использовании этих батарей существует небольшая вероятность взрыва газообразного водорода или коррозии; это самые безопасные свинцово-кислотные батареи, которые вы можете использовать. Гелевый элемент и некоторые аккумуляторы AGM могут потребовать особой скорости зарядки. Если вам нужен лучший, наиболее универсальный тип, следует обратить внимание на батарею AGM для таких приложений, как морские суда, жилые дома, солнечные батареи, аудио, спортивные состязания и резервное питание, и это лишь некоторые из них.

Если вы не используете или не эксплуатируете свое оборудование ежедневно, аккумуляторы AGM будут держать заряд лучше, чем другие типы. Если вам нужно полагаться на первоклассную производительность аккумулятора, потратьте дополнительные деньги. Гелевые батареи все еще продаются, но AGM-батареи заменяют их в большинстве приложений.

Существует некоторая общая путаница в отношении батарей AGM, потому что разные производители называют их разными именами. Некоторые из наиболее распространенных названий — это «герметичные регулируемые клапаны», «сухие элементы», «непроливающиеся» и «свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием».В большинстве случаев батареи AGM обеспечивают больший срок службы и больший срок службы, чем батареи с жидкими элементами.

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Обычно люди используют термин «гелевый элемент» в качестве общего термина, когда относятся к герметичным, необслуживаемым батареям, так же, как при обращении с тканями лица используются салфетки Kleenex. В результате будьте осторожны при выборе зарядного устройства для гелевых аккумуляторов, поскольку покупатели часто говорят нам, что им нужно зарядное устройство для гелевых аккумуляторов, хотя на самом деле это вовсе не гелевые элементы.

AGM: Конструкция абсорбирующего стеклянного мата позволяет суспендировать электролит в непосредственной близости от активного материала пластин. Теоретически это увеличивает эффективность разряда и перезарядки. Общие приложения производителей включают запуск двигателя с высокими характеристиками, силовые виды спорта, глубокий цикл, солнечные батареи и аккумуляторные батареи. Более крупные AGM-батареи, которые мы продаем, обычно являются хорошими батареями глубокого разряда, и они обеспечивают наилучший срок службы, если их перезарядить до того, как скорость разряда опустится ниже 50%.Аккумуляторы для мотоциклов Scorpion, которые мы носим, ​​являются отличным обновлением вашего стандартного залитого аккумулятора, и то же самое касается аккумуляторов Motocross, которые являются вторичной версией OEM-аккумулятора Yuasa. Когда аккумуляторы AGM глубокого цикла разряжены до уровня не менее 60%, срок службы составит 300 с лишним циклов.

GEL: Гелевый элемент аналогичен стилю AGM, потому что электролит находится во взвешенном состоянии, но отличается, потому что технически аккумулятор AGM по-прежнему считается мокрым элементом.Электролит в гелевой ячейке содержит добавку кремнезема, которая заставляет его затвердеть или затвердеть. Напряжение перезарядки у этого типа элементов ниже, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов других типов. Вероятно, это наиболее чувствительный элемент с точки зрения побочных реакций на зарядку от перенапряжения. Гелевые батареи лучше всего использовать при ОЧЕНЬ ГЛУБОКОМ цикле нанесения и могут работать немного дольше в жаркую погоду. Использование неподходящего зарядного устройства для гелевых аккумуляторов может привести к снижению производительности и преждевременному выходу из строя.

4. CCA, CA, AH и RC . Это стандарты, которые большинство компаний по производству аккумуляторов используют для оценки выходной мощности и емкости аккумулятора.

Ампер холодного пуска (CCA) — это измерение количества ампер, которое батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд и не опускаться ниже 7,2 вольт. Таким образом, высокий уровень заряда батареи CCA особенно важен при запуске аккумуляторных батарей и в холодную погоду. Это измерение не особенно важно для батарей глубокого цикла, хотя это наиболее часто «известный» метод измерения батареи.

CA — ток запуска, измеренный при 32 ° F. Этот рейтинг также называется судовым усилителем запуска (MCA) . Усилитель горячего пуска (HCA) уже редко используется, но измеряется при температуре 80 ° F.

Резервная емкость (RC) — очень важная емкость аккумулятора. Это количество минут, в течение которых полностью заряженный аккумулятор при 80 ° F будет разряжать 25 ампер до тех пор, пока напряжение аккумулятора не упадет ниже 10,5 В.

Ампер-час (Ач) — это номинал, который обычно встречается у батарей глубокого разряда.Стандартный номинал усилителя рассчитан на 20 часов. Для батареи с номиналом 100 Ач это означает следующее: потребляйте энергию от батареи в течение 20 часов, и она обеспечит в общей сложности 100 ампер-часов. Это означает около 5 ампер в час. (5 х 20 = 100). Однако очень важно знать, что общее время разряда и приложенной нагрузки не является линейной зависимостью. По мере увеличения нагрузки ваша реальная емкость уменьшается. Это означает, что если вы разрядите ту же самую батарею на 100 Ач при нагрузке 100 А, она не даст вам один час работы.Напротив, воспринимаемая емкость аккумулятора будет равна 64 ампер-часам.

5. Обслуживание батареи: Правильное обслуживание батареи важно для максимального срока службы. Регулярно учитывайте эти моменты:

• Аккумулятор следует очистить водным раствором пищевой соды; пара столовых ложек на пол-литра воды.
• Кабельные соединения необходимо очистить и затянуть, поскольку проблемы с аккумулятором часто возникают из-за грязных и ослабленных соединений.
• В исправном аккумуляторе необходимо проверить уровень жидкости. Используйте только воду без минералов; дистиллированный лучше всего, так как все примеси были удалены, и не осталось ничего, что могло бы загрязнить ваши клетки.
• Не переполняйте элементы батареи, особенно в теплую погоду, поскольку естественное расширение жидкости в жаркую погоду может вытолкнуть излишки электролитов из батареи.
• Чтобы предотвратить коррозию кабелей на батареях на верхней стойке, используйте небольшую полоску силиконового герметика в основании стойки и поместите на нее войлочную шайбу для батареек.Нанесите на шайбу высокотемпературную смазку или вазелин (вазелин), затем поместите кабель на стойку и затяните. Нанесите смазку на оголенный конец кабеля. Конденсация газов от батареи на металлических частях вызывает наибольшую коррозию.

6. Тестирование батареи: Это можно сделать несколькими способами. Самый точный метод — это измерение удельного веса и напряжения аккумулятора. Для измерения удельного веса купите термокомпенсирующий ареометр. Для измерения напряжения используйте цифровой D.C. Вольтметр. Качественный тестер нагрузки может быть хорошей покупкой, если вам нужно проверить герметичные батареи.

Для любого из этих методов необходимо сначала полностью зарядить аккумулятор, а затем удалить поверхностный заряд. Если аккумулятор просидел хотя бы несколько часов (я предпочитаю не менее 12 часов), можно начинать тестирование. Для снятия поверхностного заряда аккумулятор необходимо разрядить в течение нескольких минут. Использование фары (дальний свет) сделает свое дело. Выключив свет, вы готовы проверить аккумулятор.

Состояние заряда	Удельный вес	Напряжение
		12В	6 В
100%	1,265	12,7	6,3
75%	1,225	12,4	6,2
50%	1.190	12,2	6,1
25%	1,155	12,0	6,0
Выпущено	1,120	11,9	6,0

Нагрузочное тестирование — это еще один способ тестирования батареи. Нагрузочный тест снимает ток с батареи так же, как при запуске двигателя. Тестер нагрузки можно купить в большинстве магазинов автозапчастей.Некоторые производители аккумуляторов маркируют свои аккумуляторы с помощью амперной нагрузки для тестирования. Это число обычно составляет половину рейтинга CCA. Например, батарея на 500 CCA будет тестировать под нагрузкой 250 ампер в течение 15 секунд. Нагрузочный тест может быть выполнен только в том случае, если аккумулятор почти полностью заряжен или полностью заряжен.

Результаты вашего тестирования должны быть следующими:

• Показания ареометра не должны отличаться более чем на 0,05 разницы между ячейками.
• Цифровые вольтметры должны показывать напряжение, как показано в этом документе.Напряжение герметичного AGM и гелевого аккумулятора (полностью заряженного) будет немного выше в диапазоне от 12,8 до 12,9. Если у вас есть показания напряжения в диапазоне 10,5 В на заряженной батарее, это обычно указывает на короткое замыкание элемента.
• Если у вас есть не требующая обслуживания влажная ячейка, единственными способами проверки являются вольтметр и тест под нагрузкой. Любая из необслуживаемых батарей со встроенным ареометром (черное / зеленое окошко) покажет вам состояние одной ячейки из 6. Вы можете получить хорошие показания для одной ячейки, но у вас возникнут проблемы с другими ячейками в батарее.
• Если вы сомневаетесь в тестировании батареи, позвоните производителю батареи. У многих проданных сегодня аккумуляторов есть бесплатные номера, по которым можно позвонить за помощью.

7. Выбор батареи: При покупке новой батареи я предлагаю вам приобрести батарею с максимально возможной резервной емкостью или номинальной мощностью в ампер-часах. Конечно, необходимо учитывать физический размер, подключение кабеля и тип клеммы. Возможно, вы захотите рассмотреть гелевый элемент или абсорбирующий стеклянный мат (AGM), а не влажный элемент, если приложение находится в более суровых условиях, или если аккумулятор не будет получать регулярное обслуживание и зарядку.

Убедитесь, что вы приобрели аккумулятор правильного типа для работы, которую он должен выполнять. Помните, что аккумуляторные батареи для запуска двигателя и аккумуляторные батареи глубокого разряда отличаются. Свежесть нового аккумулятора очень важна. Чем дольше аккумулятор сидит и не перезаряжается, тем больше вредных отложений сульфатации может накапливаться на пластинах. На большинстве батарей есть дата изготовления. Месяц обозначается буквой, где «A» означает январь, а цифра «4» соответствует 2004 году. C4 сообщит нам, что батарея была произведена в марте 2004 года.Помните, чем свежее, тем лучше. Буква «I» не используется, так как ее можно спутать с числом 1.

Гарантия на батареи рассчитана в пользу производителей батарей. Допустим, вы покупаете аккумулятор с гарантией 60 месяцев, а он живет 41 месяц. Гарантия рассчитывается пропорционально, поэтому, сравнивая использованные месяцы с полной розничной ценой батареи, вы в конечном итоге платите примерно те же деньги, как если бы вы купили батарею по продажной цене. Это радует производителя.Что меня радует, так это превышение гарантии. Уверяю вас, это возможно.

8. Срок службы и производительность батареи: Среднее время работы от батареи сократилось по мере увеличения требований к энергии. Чаще всего я слышу две фразы: «моя батарея не заряжается», и «моя батарея не держит заряд». Только 30% проданных сегодня аккумуляторов достигают 48-месячной отметки. Фактически 80% всех отказов аккумуляторов связано с накоплением сульфатации. Это накопление происходит, когда молекулы серы в электролите (аккумуляторной кислоте) настолько сильно разряжаются, что начинают покрывать свинцовые пластины аккумуляторной батареи.Вскоре пластины покрываются таким покрытием, что батарея умирает. Причины сульфатирования многочисленны:

• Батареи слишком долго сидят между зарядками. Всего 24 часа в жаркую погоду и несколько дней в прохладную погоду.
• Батарея хранится без какого-либо энергоснабжения.
• «Глубокий цикл» аккумуляторная батарея для запуска двигателя. Помните, что эти батареи не выдерживают глубокого разряда.
• Недозаряд батареи до 90% емкости позволит сульфатировать батарею с использованием 10% химического состава батареи, не восстановленного в результате незавершенного цикла зарядки.
• Нагрев свыше 100 ° F увеличивает внутреннюю разрядку. С повышением температуры увеличивается и внутренний разряд. Новая полностью заряженная батарея, оставленная 24 часа в сутки при 110 ° F в течение 30 дней, скорее всего, не запустит двигатель.
• Низкий уровень электролита. Пластины батареи, подвергшиеся воздействию воздуха, немедленно сульфируются.
• Неправильные уровни зарядки и настройки. Самые дешевые зарядные устройства для аккумуляторов могут принести больше вреда, чем пользы. См. Раздел о зарядке аккумулятора.
• Холодная погода тоже плохо сказывается на батарее.Химия не производит такого же количества энергии, как теплая батарея. Сильно разряженный аккумулятор может замерзнуть при минусовой погоде.
• Паразитный сток — нагрузка на аккумулятор при выключенном ключе. Дополнительная информация о паразитном сливе.

Есть способы значительно увеличить время автономной работы и производительность. Все продукты, которые мы продаем, нацелены на повышение производительности и времени автономной работы.

Пример. Допустим, у вас есть «игрушки», такие как квадроцикл, классический автомобиль, старинный автомобиль, лодка, Харлей и т. Д. Скорее всего, вы не используете эти игрушки 365 дней в году, как машину. Многие из этих игрушек сезонные, поэтому хранятся. Что происходит с батареями? Большинство аккумуляторов, которые служат источником энергии для наших игрушек, служат всего 2 сезона. Вы должны предохранять эти батареи от сульфатирования или покупать новые. Мы продаем продукты для предотвращения и обратного накопления серы на аккумуляторах. Продукты PulseTech — это запатентованные электронные устройства, которые обращают вспять и предотвращают сульфатирование. Также Battery Equalizer, химическая добавка к батареям, зарекомендовала себя очень эффективной в увеличении срока службы и производительности батареи.Другие устройства, такие как солнечные зарядные устройства, являются отличным вариантом для обслуживания аккумуляторов.

Паразитный слив Большинство транспортных средств имеют часы, компьютеры управления двигателем, системы сигнализации и т. Д. В случае лодки у вас может быть автоматический трюмный насос, радио, GPS и т. Д. Все эти устройства могут работать без работающего двигателя. . У вас могут быть паразитные нагрузки, вызванные коротким замыканием в электрической системе. Если у вас постоянно возникают проблемы с разряженной батареей, скорее всего, паразитный сток чрезмерный.Постоянно разряженная или разряженная батарея, вызванная чрезмерным паразитным потреблением энергии, значительно сокращает срок службы батареи. Если у вас возникла такая проблема, попробуйте PriorityStart! переключатели батарей, чтобы предотвратить разрядку батарей до того, как они произойдут. Этот специальный компьютерный выключатель отключит пусковую батарею вашего двигателя до того, как вся пусковая энергия будет исчерпана. Эта технология предотвратит глубокую разрядку стартовой батареи.

9. Зарядка аккумулятора:

Помните, что для правильного обслуживания батареи вы должны немедленно вернуть энергию, которую вы используете.Если вы этого не сделаете, аккумулятор будет сульфатирован, что повлияет на производительность и долговечность. Генератор — это зарядное устройство для аккумуляторов. Работает хорошо, если аккумулятор не сильно разряжен. Генератор имеет тенденцию перезаряжать батареи с очень низким уровнем заряда, и перезарядка может повредить батареи. Фактически, у аккумуляторной батареи для запуска двигателя в среднем доступно всего около 10 глубоких циклов при подзарядке от генератора. Батареи любят заряжаться определенным образом, особенно когда они сильно разряжены. Этот тип зарядки называется трехступенчатой ​​регулируемой зарядкой.Обратите внимание, что только специальные интеллектуальные зарядные устройства, использующие компьютерную технику, могут выполнять трехэтапную зарядку. Вы не найдете эти типы зарядных устройств в магазинах запчастей или больших коробках.

1. Первым этапом является массовая зарядка , где до 80% энергетической емкости аккумулятора заменяется зарядным устройством при максимальном номинальном напряжении и токе зарядного устройства.
2. Когда напряжение батареи достигает 14,4 В, начинается этап абсорбционной зарядки .Здесь напряжение поддерживается на постоянном уровне 14,4 вольт, а ток (в амперах) снижается до тех пор, пока аккумулятор не будет заряжен на 98%.
3. Далее идет Float Step . Это регулируемое напряжение не более 13,4 В и обычно менее 1 А тока. Со временем это приведет к тому, что аккумулятор будет заряжен на 100% или почти полностью заряжен. Плавающий заряд не закипит и не нагреет батареи, но он будет поддерживать батареи в 100% -ной готовности и предотвращать циклическую работу во время длительного простоя.Примечание. Для некоторых гелевых аккумуляторов и аккумуляторов AGM могут потребоваться специальные настройки или зарядные устройства.

10. Батарея Доз.

• Думайте о безопасности прежде всего.
• Прочтите весь учебник.
• Регулярно проводите осмотр и техническое обслуживание, особенно в жаркую погоду.
• Заряжайте батареи сразу после разрядки.
• Купите RC с максимальной резервной емкостью или батарею в ампер-часах, соответствующую вашей конфигурации.

11. Недопустимые аккумуляторные батареи

• Не забывайте безопасность прежде всего.
• Не добавляйте новый электролит (кислоту).
• Не используйте нерегулируемые зарядные устройства большой мощности для зарядки аккумуляторов.
• Не кладите оборудование и игрушки на хранение без какого-либо устройства для поддержания заряда аккумулятора.
• Не отсоединяйте кабели аккумулятора при работающем двигателе (аккумулятор действует как фильтр).
• Не откладывайте перезарядку аккумуляторов.
• Не добавляйте воду из-под крана, так как она может содержать минералы, загрязняющие электролит.
• Не разряжайте аккумулятор глубже, чем это возможно.
• Не позволяйте батарее становиться горячей на ощупь и сильно закипать во время зарядки.
• Не используйте одновременно батареи разных размеров и типов.

Хотя это был подробный обзор типов батарей и способов их обслуживания, всегда есть чему поучиться.Ознакомьтесь с этим дополнительным руководством по работе с батареями и узнайте больше об основах работы с батареями.

Выберите аккумулятор

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Внутри аккумуляторной батареи | Тех

Дата: 2021-09-02

Механизм разгрузки

Разряд снимает электричество с аккумулятора. Электрохимические реакции происходят в первичных или перезаряжаемых батареях, и в результате этих реакций испускаются электроны.Мы объясним, как электричество генерируется в результате электрохимической реакции в батарее.

В аккумуляторной батарее есть положительный и отрицательный электроды. Отрицательный электрод излучает электроны в результате реакции окисления, вызванной связыванием с кислородом. С другой стороны, реакция восстановления происходит за счет поглощения электронов на положительном электроде. Другими словами, избыточные электроны, генерируемые на отрицательном электроде, перемещаются, чтобы компенсировать недостающие электроны за счет реакции восстановления, которая происходит на положительном электроде.

Окислительно-восстановительная реакция, происходящая на каждом электроде, различается в зависимости от материала электрода и раствора электролита. Эти химические реакции продолжаются до тех пор, пока не перестанет существовать необходимое для реакции вещество. Другими словами, аккумулятор может вырабатывать электричество до полной разрядки.

Механизм заряда

С другой стороны, зарядка отправляет электричество в аккумуляторные батареи для повторного использования. В полностью разряженной батарее вещества в батарее поддерживают химическое равновесие без каких-либо электрохимических реакций.Однако можно вернуться в состояние до разряда, вызвав химическую реакцию, которая извлекает электричество из положительного электрода и передает электроны отрицательному электроду.

На положительном электроде происходит реакция окисления, а на отрицательном электроде за счет разряда — реакция восстановления. Электроны, посланные от внешнего источника питания, вызывают обратную электрохимическую реакцию в аккумуляторной батарее. С другой стороны, первичные батареи нельзя заряжать.Поскольку химическая реакция является необратимой или стоимость зарядки высока, даже если это обратимая реакция, она является одноразовой.

Химическая реакция и электрические характеристики во время заряда и разряда

Теперь мы представляем примеры химических реакций во время заряда / разряда и электрические характеристики различных батарей с точки зрения «электрохимии».

Сначала мы объясним химическую реакцию внутри аккумуляторной батареи на примере NiMH (никель-металлогидридная батарея).Соединение никелевой кислоты используется для положительного электрода, а сплав для хранения водорода используется для отрицательного электрода в NiMH. Во время зарядки молекулы воды образуются из гидроксид-ионов на положительном электроде. Молекулы воды разлагаются на атомы водорода и ионы гидроксида на отрицательном электроде, а атомы водорода хранятся в сплаве для хранения водорода. Формула химической реакции выглядит следующим образом (M означает сплав для хранения водорода).

Во время разряда ионы гидроксида генерируются молекулами воды на положительном электроде, и они перемещаются от положительного электрода к отрицательному в электролите.Ионы гидроксида, перенесенные на отрицательный электрод, принимают ионы водорода из сплава для хранения водорода и возвращаются к молекулам воды. Формула химической реакции следующая.

Если эту реакцию записать в формуле электрохимического равновесия, она принимает следующий вид.

Эта вторая строка описывает стандартный электродный потенциал E ⁰ электрохимической реакцией. Электрические характеристики батареи можно описать стандартным электродным потенциалом, который теоретически может выдавать потенциал.

Электричество вырабатывается в результате химической реакции в батарее. А количество поставляемой электроэнергии зависит от типа аккумулятора. Так же, как атомы и молекулы обладают индивидуальностью, энергия генерируемых электронов также зависит от электрохимической реакции.

Теоретическая электродвижущая сила определяется разностью электрических потенциалов, создаваемых комбинацией материалов положительного и отрицательного электродов. Это стандартный электродный потенциал.Тогда энергия электронов, генерируемых на каждом полюсе, определяется потенциалом, измеренным с помощью SHE (стандартного водородного электрода). «vs. ОНА» означает «СТАНДАРТ ОНА».

Например, в случае литий-ионной аккумуляторной батареи, если вы используете литий-кобальтит (LiCoO ₂ ) для положительного электрода и углерод для отрицательного электрода для извлечения электронов из Li, разница электрического потенциала с SHE составит +0,87 V для положительного электрода и -2,83 для отрицательного электрода.Стандартный потенциал электрода составляет 0,87 — (-2,83) = 3,7 В относительно SHE.

Аналогично, 1,32 В относительно SHE для NiCd (никель-кадмиевых) батарей и 1,55 В относительно SHE для NiMH аккумуляторов. Однако ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора и никель-металлгидридного аккумулятора составляет около 1,2 В, что немного ниже теоретических значений.

В случае свинцовых аккумуляторных батарей, которые часто используются в автомобильных батареях, диоксид свинца (PbO ₂ ) используется для положительного электрода и свинца (Pb) для отрицательного электрода.Тогда стандартный электродный потенциал положительного электрода стандарта SHE составляет 1,70, а отрицательного электрода -0,35, это будет около 2,0 В относительно SHE. Это значение практически совпадает с номинальным значением электродвижущей силы свинцовой аккумуляторной батареи.

Стандартные электродные потенциалы каждой батареи приведены в таблице 1.

Ну а что нам улучшить электродвижущую силу? Для литий-ионных аккумуляторов потенциал, при котором Li испускает электроны, составляет примерно -3.0 В против SHE, так что почти достиг теоретического предела. Следовательно, нет другого выбора, кроме как поднять потенциал с положительной стороны. В качестве другого варианта мы рассматриваем одну батарею как единицу, называемую «ячейкой». Напряжение можно увеличить, подключив несколько ячеек последовательно. Например, в случае свинцовой аккумуляторной батареи одна ячейка имеет напряжение 2 В, поэтому в случае автомобильной батареи на 12 В. шесть элементов подключаются последовательно. То же самое и с портативным компьютером. Например, ЭДС реализуется подключением трех литий-ионных аккумуляторов последовательно в случае 10.Привод 8 В.

Наконец, я объясню эффект памяти. Эффект памяти вызывает падение напряжения аккумулятора в случае никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, если аккумулятор заряжается до полной разрядки. Это называется эффектом памяти, потому что он основан на эффектах предыдущей разрядной ситуации. При зарядке до полной разрядки напряжение, необходимое для работы, не может быть получено в случае оборудования, требующего высокого напряжения, такого как цифровая камера. Известно, что он восстанавливается после полной разрядки, но мы не уверены, почему существуют эффекты памяти.

С другой стороны, литий-ионные батареи не обладают эффектом памяти и подходят для многократного использования. Однако как для положительных, так и для отрицательных электродов происходит реакция интеркаляции, при которой Li + входит и покидает зазор в материале структуры электрода. Это заставляет материал электрода слегка расширяться и сжиматься из-за заряда и разряда. Но он стабильнее других аккумуляторов.

Структура батареи редко нарушается реакцией интеркаляции.Однако используемый материал разрушается и расширяется из-за осаждения металлического лития, потому что перезарядка или переразрядка повторяются. В результате аккумуляторная батарея смартфона, в котором используется литий-ионный аккумулятор, расширяется, а иногда воспламеняется или взрывается.

Соответствующие технические знания

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

требует точного измерения напряжения

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы

набирают популярность в портативных системах из-за их увеличенной емкости при тех же размерах и весе, что и у более старых никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.Например, портативный компьютер с литий-ионным аккумулятором может работать дольше, чем аналогичный компьютер с никель-металлгидридным аккумулятором. Однако разработка системы для литий-ионных аккумуляторов требует особого внимания к схеме зарядки, чтобы обеспечить быструю, безопасную и полную зарядку аккумулятора.

Новая микросхема для зарядки аккумуляторов, ADP3810, разработана специально для управления зарядом литий-ионных аккумуляторов с 1–4 элементами. Четыре высокоточных фиксированных варианта конечного напряжения батареи (4.2 В, 8,4 В, 12,6 В и 16,8 В); они гарантируют конечное напряжение батареи ± 1%, что так важно при зарядке литий-ионных батарей. Сопутствующее устройство, ADP3811, похоже на ADP3810, но его конечное напряжение батареи программируется пользователем для работы с другими типами батарей. Обе микросхемы точно контролируют зарядный ток, чтобы обеспечить быструю зарядку при токах 1 ампер и более. Кроме того, оба они имеют прецизионный источник опорного напряжения 2,0 В и прямой выход привода оптопары для изолированных приложений.

Li-Ion Charging: Li-Ion аккумуляторы обычно требуют алгоритма зарядки с постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Другими словами, литий-ионный аккумулятор следует заряжать при заданном уровне тока (обычно от 1 до 1,5 ампер), пока он не достигнет своего конечного напряжения. В этот момент схема зарядного устройства должна переключиться в режим постоянного напряжения и обеспечивать ток, необходимый для удержания батареи при этом конечном напряжении (обычно 4,2 В на элемент). Таким образом, зарядное устройство должно обеспечивать стабильные контуры управления для поддержания постоянное значение тока или напряжения, в зависимости от состояния батареи.

Основная задача при зарядке литий-ионного аккумулятора — реализовать полную емкость аккумулятора без перезарядки, которая может привести к катастрофическому отказу. Возможна небольшая погрешность, всего ± 1%. Избыточная зарядка более чем на + 1% может привести к выходу из строя батареи, а недостаточная зарядка более чем на 1% приводит к снижению емкости. Например, недозаряд литий-ионного аккумулятора всего на 100 мВ (-2,4% для литий-ионного элемента на 4,2 В) приводит к потере емкости примерно на 10%. Поскольку возможность ошибки настолько мала, требуется высокая точность схемы управления зарядкой.Для достижения такой точности контроллер должен иметь прецизионный источник опорного напряжения, усилитель обратной связи с высоким коэффициентом усиления и малым смещением, а также точно согласованный резистивный делитель. Суммарные погрешности всех этих компонентов должны приводить к общей погрешности менее ± 1%. ADP3810, сочетающий эти элементы, гарантирует общую точность ± 1%, что делает его отличным выбором для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

ADP3810 и ADP3811: На рисунке 1 показана функциональная схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядного устройства CCCV.Два усилителя « г _м » (вход напряжения, выход тока) являются ключевыми для производительности ИС. GM1 определяет и управляет зарядным током , током через шунтирующее сопротивление, R _CS , и GM2 измеряет и управляет конечным напряжением батареи . Их выходы соединены в аналоговой конфигурации «ИЛИ», и оба спроектированы таким образом, что их выходы может только подтянуть общий узел COMP. Таким образом, либо усилитель тока, либо усилитель напряжения контролирует контур зарядки в любой момент времени.Узел COMP буферизирован выходным каскадом « g _m » (GM3), выходной ток которого напрямую управляет входом управления преобразователем постоянного тока (через оптопару в изолированных приложениях).

Рис. 1. Блок-схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядки аккумулятора.

ADP3810 включает прецизионные тонкопленочные резисторы для точного деления напряжения батареи и сравнения его с внутренним опорным напряжением 2,0 В. ADP3811 не включает эти резисторы, поэтому разработчик может запрограммировать любое конечное напряжение батареи с помощью пары внешних резисторов в соответствии с приведенной ниже формулой.Буферный усилитель обеспечивает вход с высоким импедансом для программирования зарядного тока с использованием входа VCTRL, а схема блокировки при пониженном напряжении (UVLO) обеспечивает плавный запуск.

Чтобы понять конфигурацию «ИЛИ», предположим, что полностью разряженный аккумулятор вставлен в зарядное устройство. Напряжение аккумулятора значительно ниже конечного напряжения заряда, поэтому на входе VSENSE GM2 (подключенном к аккумулятору) положительный вход GM2 значительно ниже внутреннего опорного напряжения 2,0 В. В этом случае GM2 хочет вывести узел COMP на низкий уровень, но он может только подтянуть, поэтому он не оказывает никакого влияния на узел COMP.Поскольку батарея разряжена, зарядное устройство начинает увеличивать ток заряда, и токовая петля берет на себя управление. Ток заряда создает отрицательное напряжение на резисторе токового шунта (RCS) с сопротивлением 0,25 Ом. Это напряжение измеряется GM1 через резистор 20 кОм (R3). В состоянии равновесия ( I _CHARGE R _CS ) / R ₃ = -V _CTRL /80 кОм. Таким образом, зарядный ток поддерживается на уровне

.

Если ток заряда имеет тенденцию превышать запрограммированный уровень, вход V _CS GM1 принудительно становится отрицательным, что приводит к высокому уровню на выходе GM1.Это, в свою очередь, подтягивает узел COMP, увеличивая ток от выходного каскада, уменьшая мощность блока преобразователя постоянного / постоянного тока (который может быть реализован с различными топологиями, такими как обратный ход, понижающий или линейный каскад), и, наконец, уменьшение зарядного тока. Эта отрицательная обратная связь завершает контур управления зарядным током.

Когда батарея приближается к своему конечному напряжению, входы GM2 приходят в равновесие. Теперь GM2 подтягивает узел COMP до высокого уровня, и выходной ток увеличивается, в результате чего ток заряда уменьшается, поддерживая равными V _SENSE и V _REF .Управление зарядным контуром изменено с GM1 на GM2. Поскольку коэффициент усиления двух усилителей очень высок, переходная область от регулирования тока к напряжению очень резкая, как показано на рисунке 2. Эти данные были измерены на 10-вольтовой версии автономного зарядного устройства, показанном на рисунке 3.

Рис. 2. Изменение тока / напряжения зарядного устройства ADP3810 CCCV

Полное автономное литий-ионное зарядное устройство: На рис. 3 показана полная система зарядки с использованием ADP3810 / 3811. В этом автономном зарядном устройстве используется классическая архитектура с обратным ходом для создания компактной и недорогой конструкции.Три основные части этой схемы — это контроллер первичной стороны, силовой полевой транзистор и трансформатор обратного хода, а также контроллер вторичной стороны. В этой конструкции используется ADP3810, напрямую подключенный к батарее, для зарядки двухэлементной литий-ионной батареи. до 8,4 В при программируемом токе заряда от 0,1 до 1 А. Входной диапазон от 70 до 220 В переменного тока — для универсальной работы. Используемый здесь широтно-импульсный модулятор первичной стороны — промышленный стандарт 3845, но могут использоваться и другие компоненты ШИМ. . Фактические выходные характеристики зарядного устройства контролируются ADP3810 / 3811, что гарантирует конечное напряжение в пределах ± 1%.

Рисунок 3. Полное автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

Токовый привод управляющего выхода ADP3810 / 3811 напрямую подключается к фотодиоду оптопары без дополнительных схем. Его выходной ток 4 мА может управлять различными оптопарами — здесь используется MOC8103. Ток фототранзистора протекает через R _F , устанавливая напряжение на выводе COMP 3845 и, таким образом, управляя рабочим циклом ШИМ. Контролируемый импульсный стабилизатор спроектирован таким образом, что повышенный ток светодиода от оптопары снижает рабочий цикл преобразователя.

В то время как сигнал от ADP3810 / 3811 управляет средним зарядным током , первичная сторона должна иметь циклическое ограничение тока переключения. Этот предел тока должен быть спроектирован таким образом, чтобы при отказе или неисправности вторичной цепи или оптопары или во время запуска компоненты первичной силовой цепи (полевой транзистор и трансформатор) не подвергались перенапряжению. Когда вторичная сторона V _CC поднимается выше 2,7 В, ADP3810 / 3811 берет на себя и контролирует средний ток.Предел тока первичной стороны устанавливается резистором считывания тока 1,6 Ом, подключенным между силовым транзистором NMOS, IRFBC30 и землей.

ADP3810 / 3811, ядро ​​вторичной стороны, устанавливает общую точность зарядного устройства. Для выпрямления требуется только один диод (MURD320), и никакой катушки индуктивности фильтра не требуется. Диод также предотвращает обратный запуск зарядного устройства при отключении входного питания. Конденсатор емкостью 1000 мкФ (CF1) поддерживает стабильность при отсутствии батареи .RCS определяет средний ток (см. Выше), и ADP3810 подключается напрямую (или ADP3811 через делитель) к батарее для измерения и управления ее напряжением.

С этой схемой реализовано полностью автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов. Топология обратного хода объединяет преобразователь переменного тока в постоянный со схемой зарядного устройства, что дает компактный и недорогой дизайн. Точность этой системы зависит от контроллера вторичной стороны, ADP3810 / 3811. Архитектура устройства также хорошо работает в других схемах зарядки аккумуляторов.Например, стандартное зарядное устройство постоянного тока понижающего типа может быть легко сконструировано путем объединения ADP3810 и ADP1148. Простое линейное зарядное устройство также может быть разработано с использованием только ADP3810 и внешнего транзистора. Во всех случаях присущая ADP3810 точность контролирует зарядное устройство и гарантирует конечное напряжение батареи ± 1%, необходимое для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Основы проектирования схемы зарядки аккумуляторов

Зарядка аккумуляторов проста (теоретически) — подайте напряжение на клеммы, и аккумулятор зарядится.Если важны безопасная зарядка, быстрая зарядка и / или максимальное время автономной работы, тогда все усложняется. В этой статье будут рассмотрены различные аспекты зарядки никель-металлогидридных (NiMH), никель-кадмиевых (NiCd), литий-ионных (Li-ion) и свинцово-кислотных (PbA) аккумуляторов.

Три наиболее распространенных аккумулятора в электронных устройствах: NiMH, NiCd и Li-ion. Для этих аккумуляторов показатель C является важным фактором при определении параметров зарядки. «C» обозначает емкость аккумулятора при разряде в течение одного часа.Например, аккумулятор емкостью 1000 мАч можно заряжать при температуре 0,33 ° C, в результате чего ток заряда составляет около 0,33 мА в течение трех часов для достижения полной зарядки. Емкость этих батарей определяется относительно минимально допустимого напряжения, называемого напряжением отключения. Именно это напряжение обычно определяет «разряженное» состояние батареи. В этот момент еще есть заряд, но его извлечение может привести к повреждению аккумулятора.

Для батарей PbA номинальное значение в ампер-часах (Ач) обычно является важным фактором при определении методологии зарядки.Емкость аккумулятора рассчитывается исходя из полной разрядки; напряжение отсечки не учитывается и не обязательно является фактической полезной емкостью.

Зарядка аккумуляторов в электронных устройствах

Номинальное напряжение NiMH и NiCd аккумуляторов составляет около 1,2 В на элемент, и их обычно следует заряжать до 1,5–1,6 В на элемент. Дельта-температура (dT / dt), температурный порог, обнаружение пикового напряжения, отрицательное дельта-напряжение и простые таймеры — это методы, используемые для определения того, когда следует прекратить зарядку NiMH и NiCd аккумуляторов.Для более ответственных применений одно или несколько устройств можно объединить в одном зарядном устройстве.

Обнаружение пикового напряжения используется в схеме зарядки аккумулятора стабилизатора постоянного тока (CCR), показанной ниже. Использование точки обнаружения пикового напряжения 1,5 В на элемент приведет к зарядке примерно до 97% полной емкости NiMH и NiCd аккумуляторов.

Блок-схема простой схемы зарядки аккумулятора стабилизатора постоянного тока. (Изображение: ON Semiconductor)

Общие рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов

С соответствующей осторожностью, зарядное устройство CCR, показанное выше, можно использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора.Литий-ионные аккумуляторы часто заряжаются до 4,2 В / элемент при 0,5 ° C или менее до емкости, близкой к 1 ° C, иногда с более медленной скоростью зарядки. Задача состоит в том, чтобы поддерживать температуру ниже 5 ° C. Более высокая температура во время зарядки может привести к катастрофическому событию, например к пожару. А температура литий-ионного аккумулятора обычно больше всего повышается на последних этапах зарядки. Этот контроллер CCR пытается устранить эту потенциальную проблему, не включая вторую ступень зарядки с более низкой скоростью. Исключение второй стадии зарядки помогает продлить срок службы батареи, а также помогает поддерживать ее безопасную работу.Однако отказ от второго этапа зарядки также означает, что аккумулятор будет заряжаться только до 0,85 ° C, или 85% своей максимальной емкости.

Если литий-ионный аккумулятор не заряжается очень медленно (обычно 0,15 ° C или даже меньше), прекращение заряда при достижении напряжения 4,2 В / элемент будет заряжать аккумулятор только до 0,7 ° C. Некоторые батареи могут нагреваться только до 0,4 ° C.

Зарядка литиевых батарей менее 4,2 В на элемент возможна, но также не рекомендуется. В то время как батареи другого химического состава не заряжаются при низком напряжении, литиевые батареи заряжаются, но не достигают полной зарядки.Преимущество зарядки при более низком напряжении состоит в том, что срок службы значительно увеличивается, но при гораздо меньшей емкости.

Хотя простые схемы зарядки аккумуляторных батарей постоянного тока могут обеспечить низкую стоимость и относительно медленную зарядку, для повышения производительности необходимы многоступенчатые технологии. Для литий-ионных аккумуляторов зарядка должна быть прекращена; непрерывная подзарядка недопустима. Избыточный заряд литий-ионных аккумуляторов может повредить элемент, что может привести к появлению металлического лития и стать опасным.

На приведенной ниже диаграмме показан более оптимальный подход к зарядке литиевых аккумуляторов.Если аккумулятор полностью или почти полностью разряжен, процесс начинается с непрерывной зарядки, за которой следует более быстрая предварительная зарядка. После достижения заранее определенного уровня заряда, в зависимости от конкретной заряжаемой батареи, происходит быстрая зарядка на основе подхода постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнуто критическое напряжение батареи, обычно около 4,2 В / элемент. После этого следует зарядка при постоянном напряжении для завершения процесса. В этот момент зарядка прекращается, и на аккумулятор не подается напряжение.

Кривые зарядки литий-ионных аккумуляторов. (Изображение: Monolithic Power Systems)

Существует множество альтернативных топологий для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Двумя общими из них являются узкое напряжение постоянного тока и гибридная ускоренная зарядка, оптимизированная для конкретных случаев использования.

Узкое напряжение постоянного тока

Узкое напряжение постоянного тока (NVDC) изначально было инициативой Intel ™, разработанной для повышения эффективности системы за счет снижения диапазона напряжения системной нагрузки в ноутбуках и планшетных компьютерах.Это достигается заменой обычного зарядного устройства на системное зарядное устройство с понижающим преобразователем. Это позволяет оптимизировать преобразователь постоянного тока в постоянный (понижающий) и убрать переключатель тракта питания, сэкономив рассеиваемую мощность, площадь платы и стоимость.

На рисунке ниже показан пример реализации NVDC. Система подключается к адаптеру через понижающий преобразователь. NVDC работает как понижающий преобразователь, когда аккумулятор заряжается и когда аккумулятор дополняет адаптер для обеспечения питания системы.

Зарядное устройство

NVDC для таких приложений, как ультра-книги или планшеты. (Изображение: ON Semiconductor)

Из-за меньшего изменения напряжения NVDC имеет более высокий общий КПД, чем зарядное устройство Hybrid Power Boost (HPB) (обсуждается в следующем разделе), и обычно обеспечивает лучшую переходную характеристику линии. Два недостатка NVDC включают:

• Более низкое напряжение в системе приводит к более высоким токам на шине, что увеличивает потери проводимости в дорожках печатной платы и сводит на нет часть экономии энергии, достигаемой при использовании устройств с более низким номинальным напряжением.
• Поскольку используются полевые транзисторы и катушки индуктивности с более высоким номинальным током, размер, стоимость и рассеиваемая мощность зарядного устройства могут быть выше.

Гибридная ускоренная зарядка

И NVDC, и HPB позволяют адаптеру и батарее работать вместе, обеспечивая нагрузку на систему, когда она превышает номинальные параметры адаптера. HPB в обратном направлении подает энергию батареи к системной шине. В то же время конфигурация NVDC быстро включает QBAT (на рисунке выше), чтобы батарея могла помочь адаптеру и обеспечить питание системы.

В конфигурации HPB понижающий преобразователь работает нормально, в то время как адаптер обеспечивает питание системы и заряжает аккумулятор. Когда мощности адаптера недостаточно, понижающий преобразователь работает в обратном направлении, позволяя батарее дополнять адаптер. HPB может быть реализован с помощью обычного адаптера.

Упрощенная схема зарядного устройства Hybrid Power Boost. (Изображение: Renesas)

Внедрение HPB требует изменения контроллера зарядного устройства. По сравнению с обычным зарядным устройством HPB позволяет аккумулятору обеспечивать дополнительную мощность при необходимости.Недостатком является то, что эффективность системы зарядки при малой нагрузке ниже.

Например, в планшетах и ​​портативных компьютерах HPB используется для обеспечения максимальной производительности как центрального, так и графического процессора одновременно во время игр. В этом случае и адаптер переменного тока, и аккумулятор могут одновременно подавать питание на систему. Когда заряд аккумулятора превышает 40%, HPB автоматически запускается в зависимости от требований программы. Когда HPB работает, аккумулятор разряжается.Когда заряд аккумулятора падает ниже 30%, работа HPB приостанавливается, и аккумулятор начинает заряжаться.

Трехступенчатая зарядка свинцово-кислотных

Свинцово-кислотные батареи

также требуют нескольких этапов зарядки для оптимальной работы. Однако по сравнению с рассмотренными выше литиевыми батареями это намного более простой процесс. Хотя зарядные устройства для аккумуляторов PbA имеют от двух до пяти уровней зарядки, трехступенчатые зарядные устройства (также называемые трехфазными или трехступенчатыми) являются наиболее распространенными.Три этапа: объем, абсорбция и тонкая струйка.

Обозначение DIN 41773 для трехфазной зарядки PbA — «IUoU». IUoU означает: «I» (постоянный ток, объемная зарядка), «Uo» (постоянное напряжение, абсорбционная зарядка) и «U» (также постоянное напряжение, непрерывная зарядка). Независимо от маркировки трех фаз, цель состоит в том, чтобы полностью зарядить аккумулятор за относительно короткое время, сохранить длительный срок службы аккумулятора и поддерживать аккумулятор полностью заряженным до тех пор, пока он подключен к зарядному устройству.

Во время стадии накопления аккумулятор достигает примерно 80% полного заряда, если предполагается, что постоянный ток составляет примерно 25% от номинального значения ампер-часов (Ач) аккумулятора. Эта цифра в 25% может варьироваться от производителя к производителю, требуя, чтобы объем заряда составлял всего 10% от номинала Ач. Практически в каждом случае зарядка быстрее, чем 25% от номинального значения Ач на этапе накопления, сократит срок службы батареи. Интеллектуальное зарядное устройство можно использовать для максимально быстрой зарядки аккумулятора при сохранении температуры ниже 100 ° F . Хотя это может быть эффективным, оно также может сократить срок службы некоторых батарей, поэтому следует соблюдать рекомендации производителя.

Трехступенчатая схема зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. (Изображение: Vorp Energy)

Во время стадии поглощения (иногда называемой «стадией выравнивания») оставшиеся 20% заряда завершаются. На этом этапе контроллер перейдет в режим постоянного напряжения, поддерживая заданное напряжение зарядки, обычно в пределах 14.1 В пост. Тока и 14,8 В пост. Тока, в зависимости от типа заряжаемой свинцово-кислотной батареи, при этом соответственно снижается зарядный ток. Если аккумулятор был поврежден (например, из-за накопления стойкого сульфатирования) и ток не падает должным образом, зарядное устройство должно выключиться или немедленно переключиться на плавающую ступень.

Зарядное устройство снижает зарядное напряжение до 13,0–13,8 В постоянного тока, опять же, в зависимости от конкретного типа свинцово-кислотной батареи, заряжаемой во время подзарядки.Зарядный ток снижен до более чем 1% от номинальной емкости аккумулятора. Свинцово-кислотные аккумуляторы можно держать в плавучем состоянии неограниченное время. Фактически, поддержание батареи в плавающем состоянии увеличивает срок ее службы, поскольку исключает возможность саморазряда, разряда батареи до неприемлемо низкого уровня и причинения необратимого повреждения.

Сводка

Зарядка аккумулятора в теории проста, но практические реализации, обеспечивающие максимальную производительность и срок службы аккумулятора, намного сложнее и часто требуют многоступенчатой ​​зарядки.Хотя конструкции регуляторов постоянного тока могут эффективно заряжать NiMH и NiCd аккумуляторы, они менее чем эффективны для зарядки аккумуляторов Li и PbA. Для Li- и PbA-аккумуляторов необходимы различные комбинации многоступенчатой ​​зарядки постоянным током и зарядки постоянным напряжением, чтобы обеспечить максимальную производительность, продлить срок службы аккумуляторов и обеспечить безопасную работу.

Список литературы

3-ступенчатые контроллеры заряда для зарядки солнечных батарей, зарядное устройство Vorp Energy
, Википедия
Цепь зарядки стабилизатора постоянного тока, ON Semiconductor
Зарядное устройство Hybrid Power Boost (HPB) с интерфейсом SMBus, Renesas
Как выбрать заряд литий-ионного аккумулятора ИС управления, монолитные системы питания

Как вы измеряете напряжение аккумулятора?

Каждый раз, когда мы задаем людям вопросы об их батареях, один из первых вопросов, который мы часто задаем им, это: «Какое напряжение у вашей батареи?» Эта основная информация помогает нам получить представление о том, что происходит с их батареей, а в некоторых случаях приводит непосредственно к решению любых проблем, которые могут у них возникнуть.Однако методы, которые люди используют для измерения напряжения батареи, значительно различаются, и, как следствие, их ответы тоже. Самый точный способ измерить напряжение батареи — не с помощью прибора, установленного на приборной панели, а непосредственно на клеммах батареи.

Мы подумали, что некоторым людям, которые не совсем уверены в батареях и напряжении, может быть полезно объяснить, как именно можно измерить напряжение их батареи. Устройство в желтой рамке на этом рисунке называется мультиметром, но некоторые называют его просто вольтметром.Он может собирать много данных, но с целью измерения напряжения батареи все довольно просто.

На циферблатах мультиметров может быть много непонятных цифр и символов, но при измерении напряжения начните с поиска настройки «V», как показано на этом красном блоке от MAC Tools. У других счетчиков могут быть более сложные на вид циферблаты с еще большим количеством опций и запутанными цифрами. Та же идея по-прежнему применима — вы хотите измерить напряжение батареи (В), поэтому ищите вариант, который включает в себя букву «V» со сплошной линией наверху. Ничего страшного, если на устройстве также есть тире над V, так как это устройство это так, но только потому, что на нем также есть сплошная линия.Некоторые из этих счетчиков очень дороги и обладают множеством функций, которые большинству из нас никогда не понадобятся или которые не умеют использовать. Другие вольтметры более доступны по цене (10-15 долларов во многих магазинах автозапчастей) и могут многократно окупить себя, если помогут вам решить хотя бы одну проблему с аккумулятором.

Выводы мультиметров подключены к кабелям черного (отрицательный) или красного (положительный) цвета. Когда шкала вольтметра настроена на измерение напряжения, просто прикоснитесь черным проводом к отрицательной (-) клемме аккумулятора, а красный провод — к положительной () клемме аккумулятора.Напряжение батареи должно появиться на экране мультиметра, как на первом изображении в этом блоге.

Полностью заряженные наши батареи REDTOP (и 34M BLUETOP) будут измерять напряжение около 12,6–12,8 вольт, а наши батареи YELLOWTOP и BLUETOP (кроме 34M) — около 13,0–13,2 вольт. Каждый производитель обычно указывает диапазон или минимальный уровень напряжения для полностью заряженной батареи. Если вы измеряете напряжение на батареях другой марки и не знаете, каким должен быть уровень полностью заряженного напряжения, можно с уверенностью предположить, что оно должно быть как минимум около 12.6 вольт.

Поскольку существует множество вариаций (способ изготовления батареи, возраст батареи и т. Д.), Которые могут повлиять на то, каким должен быть полный уровень заряда батареи, мы всегда указываем, что напряжение батареи должно быть в пределах диапазон, а не точное число. Например, REDTOP восьмилетней давности, который измеряет напряжение 12,57 вольт, может быть полностью заряжен, а новый REDTOP может измерять напряжение 12,92 вольт. Оба считаются приемлемыми.

Аккумуляторы, которые только что были заряжены с помощью зарядного устройства, или аккумуляторы, которые находятся в транспортных средствах, которые только что приехали, могут иметь поверхностный заряд, в результате чего показания напряжения будут выше, чем истинное напряжение аккумулятора.Если оставить аккумулятор на скамейке в течение 12-24 часов, этот поверхностный заряд может рассеяться. Для аккумуляторов, установленных в транспортных средствах, включение фар (при выключенном двигателе) на 30 секунд также может удалить поверхностный заряд.

Наконец, в качестве напоминания о безопасности следует отметить, что аккумуляторы и автомобили в целом могут представлять определенные риски для безопасности. Каждый раз, когда вы работаете с автомобильными аккумуляторами или рядом с ними, обязательно принимайте все необходимые меры предосторожности, включая работу в хорошо вентилируемом помещении и использование защитных очков

Информационное руководство по зарядке и разрядке аккумуляторов Motorcyle

Характеристики разрядки и зарядки аккумуляторов для мотоциклов и мотоспорта

Разрядка аккумулятора

Разрядка или зарядка внутри батареи всегда происходят в любой момент времени.Раствор электролита содержит заряженные ионы, состоящие из сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода — положительно.

Когда электрическая нагрузка помещается на клеммы аккумулятора (стартер, фара и т. Д.), Серная кислота разрушается, образующиеся сульфат-ионы перемещаются к отрицательным пластинам и вступают в реакцию с активным материалом пластины, отдавая свой отрицательный заряд посредством ионизации. Это приводит к разрядке аккумулятора или выработке электроэнергии.Этот избыточный поток электронов из отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи создает постоянный ток. Как только электроны возвращаются к положительной клемме батареи, они возвращаются в ячейки и снова прикрепляются к положительным пластинам. Процесс разряда продолжается до тех пор, пока аккумулятор не разрядится и в нем не останется химической энергии.

Химия нагнетания

В дополнение к потоку электронов внутри батареи при ее разряде соотношение серной кислоты и воды в растворе электролита также изменяется на большее количество воды и меньше кислоты.Побочным химическим продуктом этого процесса является сульфат свинца, который покрывает пластины батареи внутри каждого элемента, уменьшая его площадь поверхности.

При меньшей площади, доступной на ячейках для выработки электроэнергии, также снижается выработка силы тока или тока. Если процесс разряда продолжается, на пластинах элементов откладывается еще больше сульфата свинца, и в конечном итоге химический процесс, вызывающий ток, становится невозможным. Отложения сульфата свинца на пластинах являются причиной того, что аккумулятор не может обеспечивать энергию бесконечно.Например, свет остается включенным на несколько дней или слишком долго запускается стартер. Фактически, длительная разрядка вызывает вредное сульфатирование, и аккумулятор может не восстановиться независимо от того, как долго он заряжается.

Саморазряд батареи

Саморазряд происходит всегда, даже если аккумулятор ни к чему не подключен. Скорость саморазряда зависит от температуры окружающей среды и типа аккумулятора. При температуре выше 55 ° C саморазряд происходит еще быстрее.Этих температур можно достичь, если хранить аккумулятор в гараже или под навесом в жаркую погоду.
Распространенное заблуждение относительно аккумуляторов состоит в том, что если их оставить на бетонном полу, они быстро разрядятся. Так было более тридцати пяти лет назад, когда ящики для аккумуляторов были сделаны из твердой резины — влага из бетона вызвала разряд аккумуляторов этого типа прямо в бетонный пол. Однако современные батарейные отсеки изготовлены из полипропиленового пластика и могут храниться на бетоне, не опасаясь чрезмерного саморазряда.

Причины саморазряда

Низкий уровень заряда может быть вызван короткими поездками, которых недостаточно для зарядки аккумулятора системой зарядки автомобиля. Работа двигателя на расстоянии менее 15 или 20 миль и случайное использование транспортного средства только пару раз в неделю может не поддерживать заряд аккумулятора, достаточный для запуска двигателя. Чтобы сохранить емкость аккумулятора, достаточную для работы стартера, его необходимо заряжать с помощью зарядного устройства, когда автомобиль не используется — примерно раз в месяц для обычной батареи в зависимости от температуры.Аккумулятор AGM разряжается медленнее, чем обычный аккумулятор, и его не нужно заряжать так часто.

Для длительного хранения лучше всего подходят более низкие температуры. Например, аккумулятор AGM, хранящийся при 0ºC, сохраняет 90% своей емкости в течение примерно 6 месяцев. Та же батарея, хранящаяся при 40ºC, теряет 50% своей емкости за 4 месяца. Бортовые компьютеры, часы и другие аксессуары также могут со временем разрядить аккумулятор.

Зарядное устройство для аккумуляторов

Зарядка аккумулятора меняет химический процесс, произошедший во время разряда.Ионы сульфата и водорода в основном меняются местами. Электрическая энергия, используемая для зарядки аккумулятора, преобразуется обратно в химическую энергию и сохраняется внутри аккумулятора. Зарядные устройства аккумуляторов, включая генераторы и генераторы, вырабатывают более высокое напряжение, чем напряжение холостого хода аккумулятора.
Когда сила тока зарядки превышает уровень естественной скорости поглощения, аккумулятор может перегреться, в результате чего раствор электролита начнет пузыриться, образуя воспламеняющийся газообразный водород. Газообразный водород в сочетании с кислородом воздуха очень взрывоопасен и может легко воспламениться от искры.Следовательно, всегда не забывайте выключать питание перед подключением или отключением зарядного устройства, чтобы предотвратить искрение на клеммах аккумулятора!

Сколько ампер?

Подача зарядного тока на батарею без ее перегрева называется «естественной скоростью поглощения».

Из-за своего меньшего размера по сравнению с автомобильными типами аккумуляторы Powerports более чувствительны к тому, сколько тока они могут безопасно поглощать. При зарядке мотоцикла или другого небольшого аккумулятора сила тока зарядного устройства не должна превышать 3 ампера.Большинство автомобильных зарядных устройств не подходят из-за более высокого выходного тока. Если поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии, это обеспечивает оптимальный срок службы, а перезарядка может значительно сократить его.

Всегда проверяйте уровень заряда аккумулятора перед зарядкой и через 30 минут после зарядки. Когда зарядное устройство было отключено от батареи на один-два часа, полностью заряженная обычная батарея должна показывать 12,6 В (12,8 В с Sulphate Stop) или выше. Напряжение аккумуляторов AGM может быть немного выше после полной зарядки.

Не перезаряжайте. Из-за характеристик батареи AGM слишком большая или избыточная подзарядка приведет к уменьшению объема электролита. Чем больше время перезарядки, тем больше падение электролита и пусковой мощности. Поскольку аккумулятор герметичен, нельзя добавлять воду, чтобы компенсировать потерю электролита. Кроме того, перезарядка может деформировать пластины ячеек, что затруднит или сделает невозможным дальнейшую зарядку.