Зарядка аккумуляторных батарей: Как правильно заряжать тяговые аккумуляторные батареи?

Как правильно заряжать тяговые аккумуляторные батареи?

Аккумуляторные батареи часто называют «сердцем электропогрузчика». Поэтому важно как можно лучше заботиться о них. На что нужно обратить внимание, чтобы зарядить тяговые аккумуляторные батареи максимально эффективно? Ниже представлены несколько советов.

Когда нужно заряжать аккумуляторную батарею?

Лучше всего заряжать аккумуляторную батарею сразу после того, как она разрядится. Поэтому никогда не следует оставлять тяговые аккумуляторные батареи
в незаряженном состоянии.

Аккумуляторные батареи никогда не разряжаются более чем на 80 % от их номинальной мощности. Разрядка ниже этого предела приводит к износу активной массы, в результате чего эффективная емкость снижается.

Сколько времени следует заряжать аккумуляторную батарею?

На этот вопрос нет однозначного ответа. Время зарядки аккумуляторной батареи зависит от коэффициента заряда, с одной стороны, и от типа зарядного устройства, с другой стороны.

Коэффициент заряда

Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется за счет подачи на нее энергии большего уровня по сравнению с уровнем расхода энергии. Коэффициент заряда (КЗ) аккумуляторной батареи — это отношение между ампер-часами до заряженного состояния и ампер-часами (А-ч) израсходованной энергии. Большинство аккумуляторных батарей имеют коэффициент заряда 1,2.

Пример. Тяговая аккумуляторная батарея номинальной мощностью 1000 А-ч разрядилась на 80 % (800 А-ч). При коэффициенте заряда (КЗ) 1,2 аккумуляторная батарея должна обратно получить 1,2 х 800 А-ч = 960 А-ч.

Тип зарядного устройства

На рынке представлены различные типы зарядных устройств. Кроме обычного или низкочастотного зарядного устройства еще одним распространенным вариантом является высокочастотное зарядное устройство. Высокочастотное зарядное устройство стоит немного дороже, но заряжает аккумуляторные батареи быстрее и более экономичным способом по сравнению

с обычным зарядным устройством. Аккумуляторная батарея служит дольше благодаря использованию технологии интеллектуальных зарядных устройств. Высокочастотное зарядное устройство осуществляет зарядку эффективно и предотвращает преждевременный износ как аккумуляторной батареи, так и зарядного устройства.

Риски при зарядке

При зарядке тяговых аккумуляторных батарей необходимо учитывать определенные риски.

• Нагрев. При зарядке аккумуляторной батареи вырабатывается тепло. Если генерируется слишком много тепла, может начаться пожар.
• Водородокислородная смесь. При зарядке влажных аккумуляторных батарей выделяется водород, который образуется при электролизе электролита.
  В соединении с кислородом в воздухе, выделяемый водород (Н2) может образовывать взрывоопасную смесь (оксигидроген). Водород легче воздуха и поднимается до самой высокой точки. Поэтому при зарядке всегда необходимо обеспечить достаточную вентиляцию.
• Искры. При отсоединении аккумуляторной батареи от зарядного устройства, когда на нее подается питание, могут образовываться искры. Искры могут привести к взрыву образовавшейся водородокислородной смеси.

Меры предосторожности при зарядке

1. Организуйте для зарядки отдельную рабочую зону.
2. Удалите легковоспламеняющиеся материалы, находящиеся вблизи аккумуляторной батареи и зарядного устройства.
3. Обеспечьте наиболее оптимальную вентиляцию в зоне зарядки. Тем самым можно предотвратить накопление оксигидрогена.
4. В зоне зарядки запрещены курение, сварка или шлифовка.
5. Используйте взрывозащищенное электрическое оборудование (это относится также к осветительным приборам, розеткам и т. д.).
6. Не допускайте возникновения коротких замыканий: никогда не кладите металлические предметы на аккумуляторную батарею.
7. Если возможно, помещайте зарядное устройство на подставку. Таким образом можно избежать накопления пыли и возгорания.
8. Регулярно проверяйте кабели для зарядки и немедленно ремонтируйте их, если обнаружите какие-либо повреждения.
9. Выключайте зарядное устройство перед подключением или отсоединением аккумуляторной батареи.
10. Все операции, связанные с зарядкой, должны выполняться только хорошо обученным персоналом.

Дополнительная информация о зарядных устройствах для аккумуляторных батарей представлена на веб-сайте компании Energic Plus.

Annelies, TVH blogger

Как правильно заряжать аккумуляторы.

Зарядка аккумуляторных батарей



Требования к помещениям для зарядки аккумуляторных батарей

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

Помещения для обслуживания и зарядки аккумуляторных батарей должны удовлетворять требованиям ПУЭ-76 и СНиП III-33-76.
Помещение аккумуляторного цеха изолируется от попаданий в него пыли, испарений и газа, должно быть легко доступно для обслуживающего персонала, не должно подвергаться каким-либо сотрясениям.

Аккумуляторные батареи обслуживаются как в помещениях с естественным освещением (в этом случае для окон применяются матовое или покрытое белой клеевой краской стекло), так и в совершенно закрытых без естественного освещения.
Искусственное освещение выполняется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к взрывоопасным помещениям.
Осветительная арматура применяется взрыво- и кислотозащищенная, а проводка выполняется освинцованным кабелем с медными жилами.

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

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

Наличие водорода в воздухе (в объеме 2…3%) делает его взрывоопасным; для удаления водорода из помещения аккумуляторной батареи и помещения для хранения и приготовления электролита последние оборудуются принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с расположением всасывающих отверстий как внизу помещения (для отсоса тяжелых газов), так и вверху (для отсоса водорода). Выброс газа производится через отдельную шахту, расположенную над крышей здания на высоте не менее 1,5 м

и защищенную от попадания в нее атмосферных осадков.
Включение вентиляции в дымоходы или в общую систему вентиляции здания запрещается. Если потолок помещения разделен балками на отсеки, отсос производится из каждого отсека.
Металлические вентиляционные короба не должны располагаться над аккумуляторами.

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

***



Способы и технология зарядки

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

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

.

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

Наиболее часто используются два способа зарядки:

• при постоянном зарядном токе;
• при постоянном напряжении.

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

35 ˚С.

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

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

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

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

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

***

Сухозаряженные аккумуляторные батареи



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

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.

Зарядка аккумуляторных батарей — AKBEXPERT

Как зарядить аккумулятор, не снимая его с машины?

Ответ:

Автомобильная электроника способна выдержать напряжение порядка 15,5 В без поломки. Однако некоторые зарядные устройства работают в режиме «заряд-пауза». В цикле заряда для поддержания нужного тока напряжение может доходить до 17,5-18 В, что очень опасно для электронных блоков автомобиля. Некоторые зарядные устройства могут выдавать кратковременные импульсы повышенного напряжения, что тоже представляет опасность для бортовой электроники. Поэтому для подзарядки АКБ непосредственно на автомобиле, зарядное устройство должно либо работать в ручном режиме с ограничением максимального выходного напряжения до 15 В, или же, при работе в автоматическом режиме, обеспечивать безопасный процесс заряда. Эта информация указана в паспорте любого зарядного устройства. Если имеется подходящее зарядное устройство, то при подзаряде без снятия клемм необходимо принять следующие меры предосторожности:

• Не включайте зарядное устройство в сеть 220 В до подключения его к батарее.
• Перед отсоединением зарядного устройства от аккумуляторной батареи, отключите его от сети.
• Не включайте зажигание (а лучше вообще никаких потребителей энергии, типа фар и магнитолы) при подключенном внешнем зарядном устройстве, т.к. нельзя предположить реакцию электроники зарядного устройства на резкие колебания напряжения в бортовой сети.
• Подключать необходимо сначала плюсовую клемму зарядного устройства, а потом минусовую. Отключать нужно в обратном порядке.
• Убедитесь в том, что провода зарядного устройства не контактируют с бензопроводом или корпусом батареи.

Каким бы совершенным ни был прибор для зарядки, всегда есть риск высокого напряжения на выходе в случае поломки зарядного устройства.

Можно ли зарядить аккумулятор на холостых оборотах двигателя?

Ответ:

Нет. Генератор на машине с работающим на холостых оборотах двигателем не заряжает аккумуляторную батаре, а только поддерживает ее заряд. В холодное время года одного только прогрева двигателя недостаточно для качественного подзаряда батареи. Для подзаряда аккумуляторной батареи необходимо ездить несколько часов на средних оборотах, как минимум. Лучше всего выполнять подзаряд аккумулятора дома в теплом помещении с помощью стационарного устройства.

Сколько по времени нужно заряжать аккумулятор?

Ответ:

Заряд аккумуляторной батареи необходимо выполнять в соответствии с рекомендациями изготовителя аккумуляторов, указанными в руководстве по эксплуатации. В зависимости от конструкции батареи (тип электрода, сепаратора, электролита, химический состав сплава и т.д.) режимы заряда отличаются. Если полные сведения о конструкции АКБ или руководство по эксплуатации отсутствует, рекомендуется производить заряд в соответствии с п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008. Заряд разряженной батареи необходимо выполнять при постоянном напряжении 14,8 В в течение 20 ч при ограничении максимального тока до 5Iном. (Iном – это величина, равная емкости аккумуляторной батареи, деленной на 20). Для батареи номинальной емкостью 60 Ач Iном = 60/20 = 3 А. Затем заряд продолжают при постоянной величине тока равной Iном еще в течение 4 часов. Данная методика приемлема только в случае, если аккумуляторная батарея полностью разрядилась, например, после нескольких безуспешных попыток запуска двигателя. Если же батарея была глубоко разряжена, например, по причине того, что водитель забыл выключить фары, или была разряжена и простояла в разряженном состоянии несколько дней или недель, описанный выше режим заряда не подойдет – батарея лишь будет «кипеть», а не заряжаться. В таких случаях рекомендуется выполнять восстановительный заряд малым током (1-2 А в зависимости от номинальной емкости батареи) до стабилизации напряжения. Такой заряд может занять несколько суток и позволит восстановить около 80-90% от имевшейся емкости батареи. Излишний заряд свинцово-кислотных стартерных батарей производить не рекомендуется по причине обильного газообразования в результате разложения воды на кислород и водород, что потребует доливки воды. Также процесс газовыделения может привести к снижению технических характеристик АКБ из-за частичного отслоения и оплывания активной массы.

Каким током заряжать аккумулятор?

Ответ:

До 2008 г. в России действовал ГОСТ 959-2002, в соответствии с которым аккумуляторные батареи рекомендовалось заряжать током величиной 0,1 от номинальной емкости батареи, до напряжения 14,4 В, а затем — еще 5 часов. За последние годы на рынке России появились АКБ, отличающиеся по конструкции. Поэтому в 2008 г. вступил в действие ГОСТ Р 53165-2008 «Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники», предусматривающий различные методики заряда батарей в зависимости от конструкторско-технологического исполнения. Данная информация известна только изготовителю, поэтому для заряда необходимо принимать во внимания руководство по эксплуатации батареи (в гарантийном талоне). При его отсутствии рекомендуется проводить заряд в соответствии с п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008: при постоянном напряжении 14,8 В в течение 20 ч при ограничении максимального тока до 5Iном. (Iном – это величина, равная емкости аккумуляторной батареи, деленной на 20. Например, для батареи номинальной емкостью 60 Ач Iном = 60/20 = 3 А.). Затем заряд продолжают при постоянной величине тока равной Iном еще в течение 4 часов.

Каким напряжением нужно заряжать кальциевый АКБ?

Ответ:

Если проанализировать инструкции по эксплуатации различных производителей стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, то вы нигде не увидите рекомендации выполнять заряд при постоянном напряжении 16 В.

Как правило, изготовители рекомендуют в стационарных условиях заряжать 12-вольтовые стартерные батареи при постоянном напряжении 14,8 В или при постоянной силе тока, величина которого равна 10% номинальной емкости. И это независимо от того, с каким конструкторско-технологическим исполнением мы имеем дело: малосурьмянистая, гибридная или же свинцово-кальциевая аккумуляторная батарея.

Откуда появилась цифра 16 В? Из ГОСТ Р 53165-2008. Кто-то верно подметил, что этот стандарт рекомендует при проведении испытаний батарей на основе свинцово-кальциевых сплавов (исполнение VL) выполнять их заряд при постоянном напряжении 16 В, а затем при постоянном токе. Но это рекомендации лишь для проведения испытаний, в процессе которых становится понятно, может ли кальциевая батарея быстро принимать такое большое количество электроэнергии, т.е. насколько совершенная технология производства.

Если кто-нибудь пробовал при комнатной температуре на воздухе выполнять заряд батареи при постоянном напряжении 16 В, то знает, что такой заряд сопровождается быстрым повышением температуры электролита (до 60°С примерно за 2 ч после разряда батареи до 10-11 В) и обильным газовыделением.

В худшем случае, если технология производства батареи не совершенна и она имеет высокое внутреннее сопротивление, такой разогрев может происходить и до 70°С. Повышенные температуры, выделение большого количества кислорода на положительных электродах приводят к ускоренной коррозии решеток и сокращению срока службы батареи. При проведении испытаний это не страшно, ведь аккумуляторная батарея потом утилизируется. А для автолюбителя, который старается, чтобы его аккумуляторная батарея прослужила как можно дольше, заряд напряжением 16 В и его последствия ни к чему.

Именно поэтому производители стартерных батарей рекомендуют более щадящие режимы заряда, отмеченные выше. А тот же самый стандарт ГОСТ Р 53165-2008 в п. 8.2.2 отмечает, что если отсутствуют рекомендации изготовителя, заряд необходимо выполнять при постоянном напряжении 14,80 В.

Почему аккумуляторная батарея не заряжается при использовании зарядного устройства?

Ответ может различаться в зависимости от состояния индикаторной лампы зарядки (CHARGE). Проводите поиск и устранение неисправностей в зависимости состояния индикатора CHARGE, и проверяйте, не наступили ли улучшения.

ВАЖНО: Обязательно всегда используйте совместимые, подлинные аккумуляторную батарею и зарядное устройство Sony.

Если индикатор зарядки CHARGE медленно мигает (с интервалом приблизительно в секунду):
Если индикатор зарядки CHARGE мигает с интервалом приблизительно в секунду, это означает временную приостановку процесса зарядки из-за того, что температура аккумуляторной батареи слишком высокая или слишком низкая.
Выньте аккумуляторную батарею из зарядного устройства и оставьте их в месте с окружающей температурой  в пределах от 10?C до 30?C. Позже продолжите зарядку аккумуляторной батареи.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если индикатор зарядки CHARGE медленно мигает, процесс зарядки возобновится, когда температура аккумуляторной батареи повысится или понизится до допустимого диапазона. В этом случае индикатор автоматически перестанет мигать и будет гореть постоянно.

Если индикатор зарядки CHARGE мигает быстро (с интервалами короче секунды) или не загорается:
Это может указывать на то, что процесс зарядки приостановлен или не может начаться из-за загрязнения контактов аккумуляторной батареи, когда аккумуляторная батарея не использовалась в течение длительного времени.
Попробуйте следующие действия, проверяя во время выполнения, не устранена ли проблема.

1. Убедитесь, что контакты аккумуляторной батареи и зарядного устройства чистые, и на них нет пыли или грязи. Если контакт аккумуляторной батареи загрязнился, протрите его сухой тканью или ватным тампоном.

   ПРИМЕЧАНИЕ: Не касайтесь контактов аккумуляторной батареи руками или металлическими предметами.

   Пример загрязненного контакта аккумуляторной батареи (в качестве примера приведена аккумуляторная батарея NP-BD1)

   A: На контакте имеются следы от пальцев
   B: К контакту прилип мусор
   C: Для сравнения — чистый контакт

2. Установите аккумуляторную батарею на зарядное устройство, начнется процесс зарядки. Убедитесь, что аккумуляторная батарея вставлена в зарядное устройство правильно.
3. Проверьте состояние индикатора зарядки CHARGE.
   • Если индикатор загорелся
     Аккумуляторная батарея заряжается. Продолжайте зарядку, пока индикатор не погаснет.
     
   • Если индикатор продолжает мигать или не загорается
     Это может указывать на остановку процесса зарядки из-за того, что аккумуляторная батарея не использовалась в течение длительного времени.
     Выньте аккумуляторную батарею из зарядного устройства и снова вставьте; повторите несколько раз. Убедитесь, что загорелся индикатор зарядки CHARGE и начался процесс зарядки.
4. Если проблема не устранена, возможно, неисправна аккумуляторная батарея или зарядное устройство.
   Если у вас есть несколько аккумуляторных батарей, проверьте, можно ли заряжать другую аккумуляторную батарею.
   • Если другая аккумуляторная батарея заряжается.
     Возможно, неисправна аккумуляторная батарея.
     
   • Если индикатор зарядки CHARGE продолжает быстро мигать или не загорается при использовании другой аккумуляторной батареи.
     Возможно, повреждено зарядное устройство.
     
   • Если у вас нет другой аккумуляторной батареи.
     Возможно, повреждена аккумуляторная батарея или зарядное устройство. Отдайте их на проверку.

Заряд аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи заряжают при приведении их в рабочее состояние, при проведении контрольно-тренировочного цикла, а также периодически в процессе эксплуатации и при разрядах ниже допустимых пределов. При подготовке к заряду измеряется плотность и уровень электролита во всех аккумуляторах батареи. В аккумуляторах, где уровень недостаточен, он доводится до нормы доливкой дистиллированной воды (но не электролита!).

Заряд свинцовых аккумуляторных батарей необходимо производить от источника постоянного тока. При этом зарядное устройство, предназначенное для заряда одной 12-вольтовой батареи, должно обеспечить возможность увеличения зарядного напряжения до 16,0-16,5 В, поскольку иначе не удастся зарядить современную необслуживаемую аккумуляторную батарею полностью (до 100% ее фактической емкости). Положительный провод (клемму) зарядного устройства соединяют с положительным выводом батареи, отрицательный — с отрицательным. В практике эксплуатации пользуются, как правило, одним из двух методов заряда батареи: заряд при постоянстве тока или заряд при постоянстве напряжения. Оба эти метода равноценны с точки зрения их влияния на долговечность батареи.

Заряд при постоянстве тока производится током величиной, равной 0,1 от номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда. Например, для батареи емкостью 60 А-ч ток заряда должен быть равен 6 А. Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство. Недостаток такого способа — необходимость постоянного контроля и регулирования зарядного тока, а также обильное газовыделение в конце заряда. Для снижения газовыделения и повышения степени заряженности батареи целесообразно ступенчатое снижение силы тока по мере увеличения зарядного напряжения. Когда напряжение достигнет 14,4 В, зарядный ток уменьшают в два раза (3 Ампера для батареи емкостью 60 А-ч) и при таком токе продолжают заряд до начала газовыделения. При заряде батарей, которые не имеют отверстий для доливки воды, целесообразно при увеличении зарядного напряжения до 15 В еще раз уменьшить ток в два раза (1,5 А для батарей емкостью 60 А-ч). Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Для современных необслуживаемых батарей такое состояние наступает при напряжении 16,3-16,4 В в зависимости от состава сплавов решеток и чистоты электролита (при его нормальном уровне).

Температура электролита во время заряда батарей возрастает, поэтому необходимо контролировать ее величину, особенно к концу заряда. Ее величина не должна превышать 45°С. В случае если температура окажется выше, следует уменьшить наполовину зарядный ток или прервать заряд на время, необходимое для остывания электролита до 30…35°С.

 

Основные правила зарядки аккумуляторной батареи

Основные правила зарядки аккумуляторной батареи

    

Автомобильный аккумулятор – довольно сложное устройство, и заряжать его нужно в соответствии с определенными правилами. В противном случае можно легко испортить аккумулятор.

Рассмотрим основные правила зарядки:

·         Перед зарядкой необходимо открыть газовые каналы, через которые будут выделяться вещества, образовывающиеся в ходе химической реакции.

·         Уровень зарядного тока не рекомендуется увеличивать выше 10% от емкости аккумулятора. Слишком высокий ток приведет к тому, что электролит начнет кипеть, а пластины замкнутся. Батарея придет в негодность.

·         Если заряжается аккумулятор, в который нельзя доливать воду, необходимо воспользоваться устройством, которое автоматически поддерживает напряжение. Эти устройства позволяют продлить срок службы аккумулятора.

·         Если уровень электролита не дотягивает до нормы, требуется долить дистиллированной воды, а не электролита.

·         Во время зарядки следует обеспечить отсутствие рядом с батареей открытого пламени, которое может привести к взрыву. Также нельзя допускать появления даже малейшей искры. Естественно, нельзя курить. И помните о том, что часто искрит синтетическая одежда.

·         Нельзя заряжать аккумулятор на сильном морозе. Электролит в разряженных аккумуляторах может замерзнуть.

·         Всегда следите за тем, чтобы батарея во время зарядки устойчиво стояла на ровной плоской поверхности. Аккумулятор не должен перевернуться, иначе кислота выльется, а пластины замкнутся.

·         Перед зарядкой тщательно вытирайте корпус аккумулятора сухой тряпкой. Или хотя бы тщательно протрите клеммы.

·         Как бы ни банально это звучало, следите за тем, чтобы клеммы батареи подключались к зарядному устройству соответствующими полюсами.

·         После полной зарядки аккумулятора необходимо отсоединить сначала отрицательную клемму, и затем положительную.

·         Если температура электролита поднялась выше +45°С, нужно на некоторое время приостановить зарядку.

·         Осуществляйте зарядку в хорошо проветриваемом помещении, чтобы не вдыхать лишний раз очень опасные для здоровья вещества. 

Зарядка аккумулятора

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

Примечания по применению

Texas Instruments, Incorporated [SNVA557,0]

iText 2. 1.7 от 1T3XTSNVA5572011-12-08T01: 06: 25.000Z2011-12-08T01: 06: 25.000Z конечный поток эндобдж 2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Contents [7 0 R 8 0 R 9 0 R 10 0 R] / Type / Страница / Родитель 11 0 R >> эндобдж 3 0 obj> поток

Влияет ли быстрая зарядка на срок службы батареи? 6 вопросов о батарее телефона, ответ

Мы узнали несколько советов, как уберечь аккумулятор телефона от попадания в красную зону.

Анджела Ланг / CNET

Ваш телефон работает весь день без подзарядки? Как насчет года? Беспокойство о заряде батареи реально, и если вы подумываете о новом телефоне, таком как Motorola Razr, Samsung Galaxy Note 20 или предстоящем iPhone 12, время автономной работы становится все более важным фактором при принятии решения о том, стоит ли это устройство своих денег. Поскольку мы ожидаем большего от наших телефонов и хотим, чтобы они прослужили дольше, важность заряда в течение всего дня стала важной функцией, наряду с размером экрана и качеством камеры.

Постоянный упор на время автономной работы — одна из причин, почему быстрые зарядные устройства теперь так широко распространены, по крайней мере, для устройств высокого класса. Самые быстрые и энергоемкие из всех телефонов премиум-класса, таких как Galaxy S20 и iPhone 11. Если батарея угрожает разрядиться до конца дня, быстрая подзарядка с помощью молниеносного зарядного устройства — следующая лучшая вещь. В особенности с быстрой зарядкой, 10-минутная зарядка может иметь значение между переходом в режим строгого энергосбережения и полной потерей энергии до того, как вы вернетесь домой.

Подробнее: Можно ли самостоятельно заменить аккумулятор iPhone? Да, и вот насколько это просто.

Но теперь, когда для телефонов так легко доступна быстрая зарядка, у нас есть вопросы: может ли зарядное устройство большой емкости повредить аккумулятор вашего телефона в краткосрочной перспективе? Может ли это со временем ухудшить способность вашего телефона сохранять энергию? И что в любом случае вызывает ненужный износ аккумулятора вашего телефона?

Чтобы получить ответы, мы поговорили с несколькими исследователями и инженерами аккумуляторов о влиянии быстрой зарядки на время автономной работы вашего телефона.Вот что мы узнали.

Сейчас играет: Смотри: iPhone 11 и 11 Pro: 2 месяца спустя, вот что мы . ..

10:12

Батарея вашего телефона не меняется в ближайшее время.

Во всех мобильных телефонах, а также в большинстве персональных электронных устройств и электромобилей используются литий-ионные (литий-ионные) аккумуляторные батареи.Создание аккумуляторов с более длительным сроком службы — сложная задача, потому что технология аккумуляторов не менялась десятилетиями. Вместо этого, большая часть недавнего прогресса в сроке службы батареи была достигнута за счет функций энергосбережения, встроенных в устройства, и благодаря более эффективному программному обеспечению, которое управляет зарядкой и разрядкой, так что вы потребляете энергию, а не потребляете ее.

К сожалению, для мобильных телефонов продление срока службы аккумуляторов, как правило, уделяется автомобилям, спутникам и системам электроснабжения вашего дома — областям, где промышленные аккумуляторы должны работать намного дольше двух или трех лет, которые мы ожидаем от наших мобильных устройств.

Еще одна сила, работающая против наших телефонов, — это размер батареи. По сравнению с аккумулятором электромобиля, у телефона крошечный источник питания. Например, емкость аккумулятора Tesla 3 более чем в 4000 раз превышает емкость аккумулятора iPhone 11 Pro Max.

Математика становится немного сложной, потому что батареи телефонов измеряются в миллиампер-часах, а батареи электромобилей измеряются в ватт-часах. Но можно нарисовать эквиваленты. Например, у Pixel 4 аккумулятор емкостью 2800 мАч (или 10.6 Втч), а iPhone 11 Pro Max, как сообщается, поставляется с батареей емкостью 3969 мАч (15,04 Втч). Между тем, Chevy Volt использует аккумулятор на 18 400 Втч, а Tesla Model 3 среднего уровня — аккумулятор на 62 000 Втч.

Подробнее: Лучшие беспроводные автомобильные зарядные устройства и крепления 2020 года

Мощный аккумулятор Tesla Model 3 имеет емкость более чем в 4000 раз больше, чем у iPhone 11 Pro Max.

Ник Миотке / Roadshow

Это важно, потому что чем больше батарея, тем больше уловок по экономии заряда батареи можно продлить. Например, когда вы заряжаете аккумулятор, напряжение повышается, что подвергает его стрессу, особенно в течение последних 20% заряда. Чтобы избежать этого стресса, производители электромобилей могут заряжать новые батареи только до 80%. Из-за большей емкости аккумулятора электромобиль по-прежнему может проехать приемлемое расстояние, избегая при этом напряжения более высокого напряжения. Это может удвоить общий срок службы автомобильного аккумулятора.

Аккумуляторы для телефонов большего размера могут обеспечить автономную работу в течение всего дня, но обычно только на 100%.И хотя это позволяет батарее работать в течение приемлемого времени между зарядками, это также подвергает батарею большей нагрузке из-за более высокого напряжения, необходимого для ее подзарядки.

Если не считать серьезного прорыва в технологии аккумуляторов, улучшения в аккумуляторах для наших телефонов будут происходить за счет того, что устройства будут в целом более энергоэкономичными. (Вот более подробный взгляд на то, что сдерживает революцию в области аккумуляторов. )

Быстрая зарядка не повредит аккумулятор

Обычное зарядное устройство имеет выходную мощность от 5 до 10 Вт.Более быстрое зарядное устройство может улучшить это до восьми раз. Например, iPhone 11 Pro и Pro Max поставляются с быстрым зарядным устройством на 18 Вт, Galaxy Note 10 и Note 10 Plus имеют зарядные устройства на 25 Вт в своих коробках. Samsung продаст вам сверхскоростное зарядное устройство на 45 Вт за 50 долларов.

Однако, если в электронике аккумулятора или зарядного устройства нет технических недостатков, использование быстрого зарядного устройства не нанесет аккумулятору вашего телефона долговременного повреждения.

Вот почему. Аккумуляторы с быстрой зарядкой работают в две фазы.Первая фаза подает скачок напряжения на разряженную или почти разряженную батарею. Это дает вам невероятный заряд от 50% до 70% за первые 10, 15 или 30 минут. Это связано с тем, что на первом этапе зарядки аккумуляторы могут быстро поглощать заряд без серьезных негативных последствий для их здоровья в долгосрочной перспективе.

Например, Samsung обещает, что его 45-ваттное зарядное устройство может разряжаться с нуля до 70% за полчаса. Apple заявляет, что быстрое зарядное устройство, поставляемое с iPhone 11 Pro, может зарядиться на 50% за 30 минут.

С 45-ваттным зарядным устройством Samsung Note 10 Plus может полностью разрядиться до 70% за полчаса.

Хуан Гарсон / CNET

Вы знаете, как кажется, что для заполнения последних 20% или 30% батареи требуется столько же времени, сколько для зарядки первых 70% или 80%? Эта последняя часть является второй фазой зарядки, когда производители телефонов должны замедлить и тщательно контролировать скорость зарядки, иначе процесс зарядки может действительно повредить аккумулятор.

Артур Ши, инженер по разборке ремонтной мастерской iFixit, предлагает представить батарею в виде губки. Когда вы впервые наливаете воду на сухую губку, она быстро впитывает жидкость. Для аккумулятора это фаза быстрой зарядки.

По мере того, как вы продолжаете поливать водой все более влажную губку с той же скоростью, жидкость будет капать на поверхность, пытаясь впитаться в пропитанную губку. Для аккумулятора этот непоглощенный заряд может привести к короткому замыканию и другим проблемам, которые потенциально могут повредить аккумулятор.

Повреждения редки, если внутри все хорошо организовано. Система управления батареей внимательно следит за двумя фазами зарядки и снижает скорость зарядки во время второй фазы, чтобы дать батарее время поглотить заряд и избежать проблем, поэтому для получения этих последних нескольких процентных пунктов может потребоваться 10 минут.

Случай с трагически взорвавшейся батареей Samsung Galaxy Note 7 стал результатом недостатков конструкции батареи, а не методов управления батареей в программном обеспечении телефона.

Нельзя перезарядить аккумулятор телефона

Перезарядка раньше вызывала беспокойство у владельцев телефонов. Опасения заключались в том, что постоянное подключение телефона к сети может привести к заряду аккумулятора сверх его емкости, что сделает аккумулятор нестабильным, что может снизить общий срок службы аккумулятора или вызвать слишком много внутреннего тепла и привести к взрыву или возгоранию аккумулятора.

Однако, по словам экспертов, с которыми мы говорили, система управления батареей предназначена для отключения электрического заряда, когда батарея достигает 100%, прежде чем она сможет перезарядиться.

«Если что-то не выйдет из строя со схемой аккумулятора, вы не сможете перезарядить современный телефон», — сказал Венкат Сринивасан, исследователь аккумуляторов из Аргоннской национальной лаборатории и директор Аргоннского центра сотрудничества в области науки о хранении энергии. «У них есть встроенная защита, чтобы этого не случилось».

Помните, однако, что вы можете подвергнуть аккумулятор напряжению, когда вы направляетесь к 100% заряду, как описано выше. (Вот почему производители электронных транспортных средств отключают заряд новых аккумуляторов примерно на 80%. )

Apple использует умный подход к этой проблеме, начиная с программного обеспечения iOS 13, которое заряжает аккумулятор вашего iPhone до 100%, не нанося долгосрочного ущерба.

iOS 13 поможет снизить нагрузку на телефон при зарядке.

Анджела Ланг / CNET

Если вы часто держите iPhone подключенным к сети в течение дня или во время сна, вы можете включить настройку аккумулятора iOS 13 под названием «Оптимизированная зарядка аккумулятора», которая будет отслеживать график зарядки и поддерживать заряд аккумулятора iPhone на уровне 80%, не допуская его отключения. зона стресса.После этого он полностью зарядится до 100% прямо перед тем, как вы будете регулярно отключать телефон от сети. Это лучше всего подходит для людей, у которых есть регулярная зарядка.

Для ручного подхода вы также можете отключить телефон, когда он достигает 80% заряда, но компромисс заключается в том, что вы можете пропустить дополнительные часы использования, которые вы получаете от полностью заряженного телефона.

Не позволяйте батарее разряжаться до нуля

В свое время вы, возможно, хотели, чтобы ваш телефон время от времени полностью разрядился, чтобы помочь аккумулятору повторно откалибровать состояние заряда.Но это не такая уж большая проблема с батареями для современных телефонов.

Фактически, полная разрядка аккумулятора может вызвать химические реакции, которые со временем могут сократить срок службы аккумулятора. Чтобы избежать полной разрядки, система управления аккумулятором включает в себя функции безопасности, которые отключают телефон, когда он достигает уровня заряда, превышающего уровень разряда. Вы думаете, что достигли нуля, только когда видите последнее предупреждение о низком заряде батареи.

Если вы хотите более активно заботиться о здоровье своей батареи, подключите телефон, когда уровень заряда батареи упадет примерно на 30%, что намного выше крайне низкого уровня заряда батареи.

Высокая температура может повредить аккумулятор.

Тепло — настоящий враг аккумулятора. Известно, что высокие температуры со временем сокращают срок службы батареи.

Держите телефон подальше от сильного солнца, подальше от подоконников и приборной панели автомобиля, чтобы предотвратить перегрев, который со временем может снизить эффективность аккумулятора. В крайнем случае может взорваться перегретый аккумулятор.

Температура до 86 градусов по Фаренгейту (30 градусов по Цельсию) может снизить эффективность батареи, сказал Исидор Бухманн, основатель и генеральный директор компании Cadex Electronics, занимающейся технологиями аккумуляторов, и ее сопутствующего образовательного веб-сайта Battery University.

Означает ли это, что вы хотите хранить свой телефон в ящике со льдом? Нет. Но насколько это возможно, держите его подальше от высоких температур. Если вы долгое время находитесь на солнце, попробуйте накинуть на него полотенце или футболку или положить в сумку вместе с бутылкой с прохладной водой. Идея состоит в том, чтобы не допустить повышения внутренней температуры телефона.

Несоответствующие зарядные устройства и кабели не повредят вашу батарею

Если вы не используете поддельные или поврежденные зарядные устройства и кабели, смешивание и соответствие кабелей и зарядных устройств не повредит вашей батарее.Однако, возможно, вы не будете заряжаться так быстро, как если бы вы использовали те, которые поставлялись с вашим устройством.

В некоторых телефонах, например Huawei и OnePlus, используется запатентованная конструкция зарядки — часть схемы, отвечающей за быструю зарядку, встроена в зарядное устройство. Чтобы в полной мере использовать фирменную быструю зарядку устройства, вам необходимо использовать совместимое зарядное устройство.

OnePlus использует запатентованную конструкцию зарядки для своих телефонов, включая OnePlus 7T Pro.

Эндрю Хойл / CNET

Другие производители телефонов, такие как Samsung и Apple, придерживаются стандартных отраслевых правил быстрой зарядки и позволяют эффективно заряжать их с помощью различных совместимых кабелей и зарядных устройств.

Самый безопасный вариант — использовать зарядные устройства и кабели, которые входят в комплект, потому что при смешивании и согласовании зарядных устройств и кабелей с телефоном устройство может по умолчанию установить минимально возможную скорость зарядки.

Как еще можно сэкономить заряд аккумулятора телефона?

Чтобы продлить срок службы батареи, вы можете использовать обычные энергосберегающие приемы для экономии заряда батареи, такие как уменьшение яркости дисплея, отключение Wi-Fi и Bluetooth, когда вы их не используете, ограничение фона использование данных в настройках и отслеживание приложений, использующих GPS.

Но правда в том, что как бы мы ни были осторожны, батарейки в наших телефонах прослужат лишь на определенное время. Уловка состоит в том, чтобы получить от батареи как можно больше месяцев, не беспокоясь о ее заряде.

Действительно ли так плохо заряжать телефон весь день?

Если вы не уверены, есть ли «правильный» способ зарядить телефон, или слишком долго, слишком часто или слишком быстрая зарядка может привести к повреждению аккумулятора, вы не одиноки. Я пишу о телефонах и технологиях с 2011 года, а до этого я был специалистом по продажам iPhone в Apple Store. Даже имея этот опыт за плечами, мне никогда не было полностью ясно, действительно ли осторожность в отношении того, как часто я перезаряжаю свой телефон, продлевает срок службы батареи настолько, чтобы иметь значение, или это просто еще одна неприятность в мире с их слишком много.

Некоторые люди просто подключают свой телефон к зарядному устройству (или бросают его на беспроводную зарядную площадку), когда доступно питание. Другие бережно хранят батарею между 40% и 80%, никогда не позволяя полностью зарядить, полагая, что в результате батарея прослужит дольше. Лично я держу свой iPhone с беспроводным зарядным устройством Qi на столе весь день, пока я на работе, и заряжаю его всю ночь.

Поговорив с исследователями аккумуляторов и экспертами по повторному использованию iFixit, изучив исследования тенденций замены телефонов и проанализировав некоторые пользовательские данные, полученные от сотрудников Wirecutter, мы обнаружили, что, хотя микроуправление аккумулятором вашего телефона, вероятно, может немного продлить срок его службы, результаты могут не стоить неудобств в долгосрочной перспективе.

То, что говорят ученые

Зарядка аккумулятора приводит к снижению его производительности со временем, независимо от того, как вы это делаете. Смартфоны питаются от литий-ионных батарей, которые работают, перемещая носители заряда (в данном случае ионы лития) от одного электрода к другому. Ионы движутся в одном направлении при зарядке и другом при разрядке.

Перемещение этих ионов создает нагрузку на электроды и приводит к сокращению срока службы батареи, по словам Ханса де Вриса, старшего научного сотрудника компании Signify (ранее Philips Lighting), где он был соавтором исследовательской работы «Увеличение срока службы литий-ионных элементов. частичным состоянием циклического заряда », опубликованном в журнале Microelectronics Reliability.«Ион лития нуждается в некотором пространстве в электродах, и электрод должен оставлять это пространство, и из-за напряжения … электроды будут постепенно разрушаться, и это также приводит к потере емкости в батарее», — сказал де Фрис в интервью. .

Это особенно верно, когда вы заряжаете батарею на последние несколько процентных пунктов. Бывший старший штатный писатель Wirecutter Кевин Парди, ныне работающий на iFixit, сайте, посвященном ремонту обычной электроники и других предметов домашнего обихода, предложил аналогию с губкой.«Очень легко наполнить губку от сухой до почти насыщенной. Но попытка заставить почти пропитанную губку впитать самые последние капли жидкости требует давления и, вероятно, оставляет больше жидкости на поверхности », — сказал он. «Этот« пул »- это накопление SEI (твердо-электролитический интерфейс) на аккумуляторе. Накопление SEI снижает общую емкость аккумулятора ».

Реже заряжайте аккумулятор до полной емкости и не позволяйте ему полностью разряжаться, это может несколько продлить срок его службы. Меньшая нагрузка на электроды приводит к меньшей деградации и, в конечном итоге, к увеличению емкости в течение более длительного периода времени. «Можно продлить срок службы батареи за счет неполной зарядки и неполной разрядки. Поэтому мы говорим, что оставайтесь от 20% до 80% или около того », — сказал нам де Вриз. Срок службы батареи «обратно пропорционален количеству ионов лития, которые вы вводите в электроды».

Это одна из причин, по которой Apple предлагает оптимизированную зарядку аккумулятора на своих iPhone, сохраняя уровень заряда ниже 80% до тех пор, пока вам не понадобится дозаправить аккумулятор.В Android нет аналогичного алгоритма на уровне системы, но отдельные производители, такие как OnePlus и Asus, представили свои собственные функции оптимизации.

Фото: Майкл Мерто

Тепло — еще один фактор, который отрицательно влияет на время автономной работы. «Тепло — злейший враг батарей», — сообщает Battery University, хранилище научной информации о батареях, поддерживаемое компанией Cadex, занимающейся тестированием батарей. «Литий-ионные аккумуляторы хорошо работают при повышенных температурах, но длительное воздействие тепла сокращает срок их службы.”

По словам Пурди из iFixit, нагрев является особенно серьезной проблемой при беспроводной зарядке. «В зависимости от ряда факторов — выравнивания, сложности зарядной базы, чехлов для телефонов, помех — ваше зарядное устройство может в конечном итоге вырабатывать половину тока, потребляемого вашим телефоном», — сказал он. «Где ток встречает сопротивление, там и тепло».

Однако разработчики стандарта беспроводной зарядки игнорируют эти опасения. «Нам не известно о каких-либо негативных последствиях продолжительной беспроводной зарядки», — сказал Менно Трефферс, основатель и председатель консорциума Wireless Power Consortium, организации, которая поддерживает стандарт беспроводной зарядки Qi.«[Qi] позволяет телефону переключать зарядное устройство в режим ожидания, когда батарея телефона полностью заряжена».

Трефферс даже предположил, что частые пополнения, которые обычны для беспроводной зарядки, могут действительно продлить срок службы батареи. «Согласно исследованию, которое мы наблюдали, срок службы батареи фактически увеличивается в 4 раза, когда глубина разряда — или количество разряженного аккумулятора — ограничивается 50%, а не 100%», — сказал он нам. «Другими словами, постоянно заряжая аккумулятор телефона в течение дня, как это можно было бы сделать с беспроводной зарядкой, и не позволять аккумулятору телефона опускаться ниже 50%, вы фактически увеличите срок службы аккумулятора.”

Что говорят производители

Крупные производители телефонов отказались дать какие-либо рекомендации по конкретным методам зарядки, когда мы спросили, но они предлагают расплывчатые советы на своих веб-сайтах.

• Apple говорит, что вы должны «заряжать литий-ионный аккумулятор Apple, когда захотите», и далее советует, что «[t] нет необходимости давать ему полностью разряжаться перед подзарядкой». На другой странице компания отмечает, что вам следует избегать экстремальных температур (особенно выше 95 градусов по Фаренгейту) и снимать чехлы, которые могут вызвать перегрев вашего iPhone во время зарядки, но Apple не заявляет, когда вам следует или не следует заряжать, и не предлагает любые оптимальные пороги зарядки.
• Рекомендация Google также проста: «Заряжайте столько или меньше, сколько необходимо. Вам не нужно указывать свой телефон, сколько у него емкости, путем перехода от полной к нулевой или от нуля до полной зарядки «.
• Samsung рекомендует регулярно заряжать аккумулятор и поддерживать уровень заряда выше 50%. Компания также заявляет, что оставление телефона подключенным, когда он полностью заряжен, может сократить срок службы батареи.

Даже если постоянная зарядка повлияет на срок службы батареи, заметите ли вы это?

Таким образом, постоянная зарядка телефона и разрядка — это привычки, которые могут сократить срок службы аккумулятора.Но могут ли они иметь достаточный эффект, чтобы иметь практическое значение, прежде чем вы переходите на новую модель?

Двухлетние контракты на беспроводное обслуживание могут уйти в прошлое, но современные планы рассрочки платежей обычно все еще требуют двух лет, чтобы оплатить телефон, а это означает, что люди, которые не покупают свои телефоны напрямую, скорее всего, сохранят их, по крайней мере, на этот срок. . Заметным исключением является программа Apple iPhone Upgrade Program, которая обещает «новый iPhone каждый год». Но даже с появлением таких программ последние данные свидетельствуют о том, что циклы замены телефонов не становятся короче, а удлиняются.Исследование 2019 года показало, что американцы теперь хранят свои смартфоны в среднем почти три года. Те, кто предпочитает Apple, могут хранить свои iPhone еще дольше — до четырех лет, согласно отчету одного аналитика.

Если вы не выполняете обновление регулярно и не следуете идеальным методам зарядки, вполне естественно, что со временем вы можете обнаружить, что аккумулятор вашего телефона будет сокращаться. Однако другие факторы, например, как часто вы используете свой телефон в целом, вероятно, имеют гораздо большее влияние на долговечность аккумулятора, чем поведение при зарядке.Это связано с тем, что литий-ионные батареи рассчитаны на определенное количество циклов зарядки или раз, когда их можно заряжать. (Эти циклы являются кумулятивными, поэтому две зарядки от 50% до 100% считаются за один цикл.) Таким образом, чем больше вы используете свой телефон, тем больше вам нужно заряжать аккумулятор и тем сильнее он разряжается.

В ходе неофициального опроса 32 сотрудников Wirecutter, использующих iPhone, наименьшая емкость аккумулятора после двух лет владения составила 85%. Из респондентов опроса только один человек сказал, что тщательно поддерживает уровень заряда батареи своего телефона в определенном диапазоне.Подавляющее большинство (29 респондентов или 91%) указали, что они просто заряжали его, когда уровень заряда батареи был низким, или в течение ночи, в то время как два человека сообщили, что они заряжали свои телефоны более или менее постоянно, когда зарядное устройство было доступно.

Хотя результаты нашего опроса показывают общее ухудшение состояния аккумулятора iPhone с течением времени, как и следовало ожидать, они также предполагают, что существует небольшая прямая корреляция между возрастом аккумулятора, привычками зарядки и состоянием аккумулятора. Например, один владелец iPhone 7 сообщил, что по прошествии 42 месяцев у его телефона все еще оставалось 87% заряда батареи, несмотря на их решение не контролировать уровень заряда на микроуровне.Другой респондент сказал, что его iPhone 7 имеет всего 64% ​​заряда батареи, несмотря на то, что он на шесть месяцев моложе, чем этот другой телефон, и использует ту же процедуру зарядки.

Потеря 15% емкости вашей батареи за два года, конечно, заметна, но при этом остается достаточно энергии — особенно с более крупными батареями в новых моделях iPhone, — которые большинство людей все еще могут прожить в течение дня без подключения к электросети. Для более тяжелых Пользователи телефонов, которые быстрее изнашивают свои батареи, или те, у кого для начала есть старые телефоны с меньшими батареями и более предельным сроком службы батареи, хорошая новость заключается в том, что батареи можно заменить довольно дешево.Apple взимает от 50 до 70 долларов, включая оплату труда, в зависимости от модели вашего iPhone. Best Buy заменит аккумулятор Samsung Galaxy за 50 долларов. uBreakiFix, партнер Google по ремонту устройств Pixel, взимает от 80 до 110 долларов за замену батарей. Или вы можете сделать это самостоятельно, следуя инструкциям на iFixit.

В конечном счете, это вопрос удобства

В конечном итоге вам нужно выбрать то, что вам подходит: присмотреть за батареей, чтобы продлить ее срок службы, или зарядить ее по своему усмотрению, чтобы ваш телефон с большей вероятностью был заряжен когда вам это нужно.

«Было бы лучше, если бы аккумулятор телефона постепенно терял свой заряд, а затем подзаряжался при необходимости, возможно, до 80%, прежде чем снова остановиться», — сказал Парди. «Конечно, некоторые люди не хотят, чтобы их телефон оставался только частично заряженным, прежде чем отправиться в путь. Или подработайте, наблюдая за процентным содержанием заряда батареи ».

де Врис повторил эту мысль. «Если вы заряжаете аккумулятор только наполовину, хорошо, он прослужит дольше, но он разрядится раньше, чем если бы аккумулятор был полностью заряжен.Таким образом, это компромисс между общим сроком службы аккумулятора и количеством раз, которое вам нужно перезарядить ». Он сказал нам, что, хотя он хорошо знаком с оптимальной гигиеной батареи, он не всегда ее практикует. «Я ленив, — сказал он. «Раньше я каждые четверть или полчаса смотрел, заряжен ли мой мобильный телефон или ноутбук. И тогда я бы остановился, например, на 90%, 95%. Но иногда забываешь.

Зарядка аккумулятора — обзор

Приложения для выравнивания нагрузки

Несмотря на универсальность малой гидроэнергетики, поиск хороших применений для увеличения коэффициента нагрузки часто является серьезным ограничением.Лучшие участки часто расположены в бедных отдаленных районах, где экономическая активность невысока. Таким образом, даже несмотря на то, что затраты на развитие территории в этих областях могут показаться привлекательными, спрос на такой качественный источник энергии иногда может быть настолько низким, что сводит на нет инвестиционные выгоды. В настоящее время разрабатывается несколько потенциальных приложений, которые при определенных обстоятельствах могут избавить хорошие сайты от проблемы поиска подходящего использования. Эти приложения, в которых используется механическое, переменное и постоянное электричество, заслуживают особого рассмотрения.

Применение резистивного нагрева . Потери сопротивления в электрических цепях приводят к выделению тепла. Это хорошо известный член I ² R (квадрат тока, умноженный на сопротивление цепи). Практически все средне- и низкотемпературные электрические нагревательные устройства работают по этому принципу. Важное применение этой техники — приготовление пищи. Недавние разработки простых аккумуляторов энергии возродили интерес к старой идее борьбы с истощением лесов. Ключом к этому подходу была разработка недорогих средств хранения энергии для приготовления пищи в периоды пиковой нагрузки.Традиционно тепло сохранялось в материале с высокой теплоемкостью, например в чугуне. В последнее время исследовательские усилия были сосредоточены на использовании местных материалов для хранения тепла (Yoder, 1981). Он состоит из нагревательного элемента, встроенного в изолированную подушку из камней, как показано на рис. 1. Вода вводится в нагретые камни для образования пара при атмосферном давлении. Пар обеспечивает тепло обычному сосуду для приготовления пищи, помещенному на камни, где он конденсируется, а затем возвращается обратно в каменный слой, в котором накапливается энергия.Используя эту систему, потребляемая энергия всего 250 Вт может производить тепло, необходимое для ежедневного приготовления пищи средней семьей. Это было достигнуто со значительно более высокой эффективностью, чем у обычных дровяных и газовых плит (21% против 3-6%). Простые резистивные нагревательные элементы также могут использоваться для выполнения множества других задач, включая нагрев воды, обогрев помещений для дома или сушку сельскохозяйственных культур, изготовление льда или даже охлаждение скоропортящихся пищевых продуктов и медицинских товаров.

Рис. 1. Теплоаккумулятор

Механический теплогенератор .Что касается механических применений, мощность на валу также может применяться для выработки тепла без предварительного преобразования в электричество. Для этой цели в Непале разрабатывается механический теплогенератор, соединенный с валом турбины с помощью клиноременной передачи (Inversin, 1982). На рис. 2 представлена ​​общая схематическая конструкция. Воздух всасывается вентилятором через входное отверстие. Затем воздух циркулирует по неподвижным перегородкам, расположенным радиально. Кинетическая энергия нагревает воздух, образуя водовороты. Этот горячий воздух проходит через клапан, прикрепленный к подвижной всасывающей трубе, смешивается с поступающим более холодным воздухом и снова всасывается вентилятором.Часть нагретого воздуха проходит через выпускное отверстие в сушильные стойки, а остальная часть рециркулирует через перегородки. Расход и температура воздуха регулируются клапаном. Когда он находится в закрытом положении, генератор представляет собой просто вентилятор, продувающий воздух с температурой окружающей среды через генератор. Когда клапан открывается, при перемещении впускной трубы наружу все большие потоки воздуха проходят через перегородки. Если клапан полностью открыт, почти весь воздух, выходящий из вентилятора, проходит через перегородки, тем самым нагреваясь до максимальной температуры около 100 ° C (при 2500 об / мин).Любая температура между этими двумя пределами может быть получена путем изменения открытия клапана.

Рис. 2. Теплогенератор механический

Зарядка аккумулятора . Помимо механических применений и резистивного нагрева, третьим средством повышения непиковых нагрузок преимущественно для домашнего освещения и бытовых приборов является система зарядки аккумуляторов. Часто сельские домохозяйства в регионах с низкими доходами изначально имеют низкий спрос на электроэнергию, что делает обычное распределение электроэнергии неэкономичным.Тем не менее, предоставление нескольких сотен ватт для освещения или питания небольших электроприборов постоянного тока, радиоприемников или телевизоров может иметь большое значение для уровня жизни семьи. Подключив выпрямитель к генератору, избыточная мощность может храниться в «аккумуляторном банке» для общего распространения среди населения, особенно для семей, живущих на большом расстоянии от системы распределения. В качестве альтернативы, система зарядки аккумуляторов может быть развернута в локальной распределительной сети, где мощность переменного тока распределяется напрямую между потребителями и хранится в аккумуляторах дома или в магазине.В рамках этой системы ограниченное количество электроэнергии распределяется с постоянной скоростью, чтобы потребитель постоянно ее запасал. Затем потребитель использует накопленную энергию в нужное время и в необходимом количестве (Nasaruddin, 1982). ³ . Эта дополнительная функция изолированной энергосистемы также полезна для поддержания заряда аккумуляторов автомобильного и сельскохозяйственного оборудования.

Производство удобрений . Использование химических удобрений может значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур.В больших масштабах наиболее экономичным способом производства высококачественных удобрений является процесс Габера-Боша. В этом процессе для производства аммиака используется природный газ или жидкие углеводороды, но он очень энергоемкий. Кроме того, централизованный характер производства удобрений приводит к высоким транспортным расходам при доставке к удаленным потребителям. Еще один способ производства азотных удобрений в децентрализованном режиме — это метод электродугового разряда. Основной принцип процесса прост.Воздух нагнетается в электродуговый реактор с образованием оксидов азота (см. Рис. 3). Чтобы сделать удобрение, оксиды азота затем пропускают через абсорбционную колонну из известняка или фосфатов горных пород и смешивают с водой. В результате получается высококачественное удобрение из нитрата кальция. В США успешно работает экспериментальная установка мощностью 3 кВт, требующая только легкодоступных компонентов и низкоуровневой технологии, которая производит достаточное количество удобрений для площади до 20 гектаров (Исследовательская лаборатория Чарльза Ф. Кеттеринга, 1980).В прошлом метод электродугового разряда считался неэкономичным способом производства удобрений, и от него отказались. Однако в контексте применения балластной нагрузки, как здесь предлагается, для использования избыточной энергии, этот метод заслуживает повторного рассмотрения.

Рис. 3. Реакционная ячейка генератора азотных удобрений

Как правильно заряжать телефон: советы по использованию аккумулятора iPhone

Добро пожаловать в раздел «Поддержка продуктов», колонка, посвященная тому, чтобы помочь вам максимально эффективно использовать гаджеты и программное обеспечение, которые вы уже используете.

В краткосрочной перспективе легко держать свои гаджеты заряженными. Просто следите за уровнем заряда аккумулятора и подключите его к стене, когда он разрядится. Но поддерживать заряд аккумуляторов ваших гаджетов в долгосрочной перспективе — гораздо более сложная задача. Литий-ионные батареи, которые есть практически во всех наших гаджетах, химически обречены на разрушение с течением времени, удерживая меньший заряд, чем раньше, и расходуя то немногое, которое они имели, быстрее, чем раньше. Остановить этот процесс невозможно, но можно замедлить.

Чтобы узнать, как лучше всего отсрочить неизбежное, мы поговорили с Исидором Бухманном, генеральным директором и основателем Cadex Electronics и основным участником чрезвычайно подробного и бесценного онлайн-ресурса Battery University, о том, как именно следует обращаться с батареями в идеальном мир, что вы можете сделать, чтобы максимизировать их жизнь.

Так что приготовьтесь, потому что вот что вы, вероятно, делаете неправильно.

Плохо заряжать телефон до 100 процентов?

Это не здорово!

Вам может быть легче, когда аккумулятор вашего смартфона показывает 100-процентный заряд, но на самом деле это не идеально для аккумулятора.«Литий-ионный аккумулятор не любит полностью заряжаться, — говорит Бухманн. «И он не хочет быть полностью заряженным и теплым».

В идеальном мире ваша батарея никогда не опускается ниже 20 процентов и никогда не превышает 80.

Если вы используете устройство под управлением iOS 13 или более поздней версии, вам повезло, потому что новая функция Apple Optimized Battery Charging позволяет вам делать именно это. Таким образом, вы можете не добраться до вершины за ночь, а вместо этого просто долейте в течение дня.Конечно, переполненный телефон не смертельно опасен. Но из-за этого он стареет немного быстрее, так что этого лучше избегать, если можете!

Это плохо — разряжать телефон до нуля?

Это тоже не здорово!

Полная зарядка аккумулятора — не идеальный вариант, и, что еще хуже, разрядка аккумулятора до нуля. В то время как старые никель-кадмиевые батареи имели «память», которая могла быть нарушена чем угодно, кроме полного цикла от полного заряда до разряда, ваша современная литий-ионная батарея не терпит обеих крайностей.

С каким процентом зарядить телефон?

В идеальном мире батарея никогда не опускается ниже 20 процентов и никогда не превышает 80 процентов.

Электромобили с батареями, минимальный срок службы которых в соответствии с различными нормативными актами должен составлять порядка нескольких лет, делают эту перспективу более реальной, чем для вашего телефона, за счет использования аккумуляторов очень большого размера, которые специально разработаны таким образом, чтобы никогда не разряжаться полностью. заряжено. «Обычно вы заряжаете примерно до 80 процентов и разряжаете примерно до 20», — говорит Бухманн.«При использовании среднего уровня вы получаете гораздо больше циклов, чем если бы вы полностью заряжали и разряжали, как мы это делаем с нашими мобильными телефонами».

Плохо ли заряжать телефон несколько раз в день?

Нет! Все в порядке. Очень даже хорошо!

Литий-ионные батареи , такие как , заряжаются короткими импульсами, поэтому подключение на пять процентов здесь и 10 процентов не только нормально, но и рекомендуется. «Переключение вашего телефона со 100% до нуля и резервное копирование имеет очень ограниченную полезность, поскольку позволяет« перекалибровать »аккумулятор, если он совершает странные вещи, например, внезапно умирает, когда он заявляет, что он прилично заряжен, — говорит Бухманн.«Но кроме этого, не рекомендуется полностью цикл литий-ионного аккумулятора».

Что хуже всего для аккумулятора моего телефона?

Чтобы быть очень теплым и одновременно полностью заряженным. Избегайте этого!

Самое неприятное, что может случиться с аккумулятором вашего телефона при регулярном использовании, — это не разрядка и даже не разрядка. «Сочетание полного заряда и нагрева на самом деле вызывает больше стресса, чем использование», — предупреждает Бухманн. «Если вы летом едете в машине, не ставьте ее на приборную панель.Положи его на пол или в тень ».

Обстоятельства, при которых ваш телефон или ноутбук полностью заряжены и сильно нагреваются, должны быть относительно редкими, и поэтому их можно относительно избежать. Не оставляйте полностью заряженный телефон на летнем солнце! Возможно, самая опасная повторяющаяся комбинация тепла и заряда — это ноутбук, который всегда подключен к сети и склонен к перегреву, и в этом случае покупка охлаждающей подставки может быть разумным шагом на случай, если вы когда-нибудь захотите использовать свой ноутбук вдали от привязь.

Можно ли использовать беспроводное зарядное устройство?

Да, особенно если это помогает поддерживать уровень заряда от 20 до 80 процентов.

В то время как литий-ионные батареи не любят быть горячими , когда они заряжены на , Бухманн говорит, что недавние исследования автомобильных аккумуляторов показывают, что им действительно нравится теплыми , пока они заряжают и разряжают , так что ваш беспроводное зарядное устройство, вероятно, не опасно для здоровья вашего аккумулятора, даже если оно может выделять дополнительный нагрев.И если это помогает вам оставаться в диапазоне мощности от 20 до 80 процентов, это очень хорошо.

«При зарядке и разрядке аккумулятор любит быть теплым. Между 25 и 40 градусами Цельсия (77-104 F) », — говорит Бухманн. «Но при хранении аккумулятор должен быть прохладным, может быть, на 15 или 10 градусов Цельсия (59-50 F)». Постоянный мониторинг этих температур — сложная задача и, вероятно, невыполнима, но вы можете найти приложения, которые будут принимать во внимание температуру ваших батарей и предупреждать вас, если она достигает крайних значений, что, по крайней мере, поможет вам избежать худших сценариев.

Лучшие беспроводные зарядные устройства

Подставка для беспроводной зарядки Belkin Boost Up

Цена: 34,99 $ 29,99 $

Подставка для беспроводной зарядки Belkin Boost Up способна обеспечить мощность 10 Вт и быструю зарядку любого iPhone или Android. Конструкция подставки допускает горизонтальную и альбомную ориентацию.

КУПИТЬ СЕЙЧАС

Базовая станция Nomad (Apple Watch Edition)

Цена: 149 долларов.95

Базовая станция заряжает по беспроводной сети три устройства одновременно, независимо от того, где вы их кладете. Apple Watch Edition добавляет плавающую шайбу для Apple Watch.

КУПИТЬ СЕЙЧАС

Быстрое беспроводное зарядное устройство RavPower

Цена: 25,99 $

RavPower способен быстро заряжать большинство смартфонов настолько быстро, насколько это возможно, и поставляется с необходимым сетевым адаптером и кабелем для зарядки менее чем за 30 долларов.

КУПИТЬ СЕЙЧАС

Зарядное устройство Apple MagSafe

Цена : 34 доллара

Лучшее для новых iPhone зарядное устройство MagSafe Charger может заряжать новейшие iPhone мощностью 15 Вт. Если у вас нет 12, вы не выиграете от этой скорости, но если да, то это хороший выбор.

КУПИТЬ СЕЙЧАС

Насколько мне нужно обо всем этом беспокоиться?

Честно говоря, не , что много.

Хорошо знать основы работы с батареями, чтобы избежать худших ловушек, но также важно не попасть в ловушку стремления к совершенству. В конце концов, многое из этого совершенно не в ваших руках. Несмотря на то, что литий-ионные батареи являются источником энергии для большей части нашей повседневной жизни, наука о том, как именно они работают на практике, все еще находится в стадии разработки, и новые нюансы все еще открываются. И большая часть новых достижений науки исходит из испытаний огромных многоэлементных автомобильных аккумуляторов, которые похожи, но не идентичны одноэлементным аккумуляторам в вашем телефоне.Кроме того, ваш повседневный опыт использования зарядки настолько изобилует переменными, что практически невозможно подтвердить, правильно ли вы что-то делаете.

Но, пожалуй, самое главное, ваш телефон не будет служить вечно, и даже сверхчеловечески хорошее обращение с аккумулятором не изменит этого. Замена экрана, которая слишком дорога, чтобы того стоить для вашего стареющего телефона или устаревшего процессора, который не поддерживает новейшее программное обеспечение, почти обречена на то, чтобы закончить срок службы вашего телефона, даже если батарея не работает.И до тех пор, пока компании, производящие телефоны, не начнут проектировать их так, чтобы их срок службы был намного, намного дольше, вы как конечный пользователь мало что сможете сделать.

Точно так же, как заряд аккумулятора — это ресурс, который вы тратите на удобство проверки телефона, рассмотрите общий срок службы аккумулятора как ресурс, который вам нужно потратить с умом, чтобы сохранить свое здравомыслие. Вам решать, какие меры предосторожности стоят ваших усилий.

«Зачем нужен идеальный аккумулятор, если стекло разбито или телефон устарел?» — спрашивает Бухманн.«Все это как бы гармонирует вместе, чтобы прийти к концу». Вы никогда не предотвратите это, но, вооружившись тем, что знаете сейчас, возможно, вы сможете отложить это еще немного.

Подробнее: здесь

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Зарядные устройства и способы зарядки аккумуляторов

Схемы зарядки

Зарядное устройство имеет три основные функции

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

Схема начисления платы представляет собой комбинацию методов начисления и завершения.

Прекращение начисления

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

Безопасная зарядка

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

Время зарядки

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

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

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

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

Все эти процессы также зависят от температуры.

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

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

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

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

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

Гистерезис

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

На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

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

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

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

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

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

Эффективность заряда

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

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

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

Основные методы зарядки

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

Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

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

Тарифы зарядки

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

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

Медленная зарядка

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

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

Быстрая / быстрая зарядка

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

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

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

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

Способы прекращения начисления

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

	Способы прекращения начисления
	SLA	Nicad	NiMH	Литий-ионный
Медленная зарядка			Таймер	Предел напряжения
Быстрая зарядка 1	Имин	NDV	дТ / дт	Imin при пределе напряжения
Быстрая зарядка 2	Delta TCO	дТ / дт	dV / dt = 0
Прекращение резервного копирования 1	Таймер	ТШО	ТШО	ТШО
Прерывание резервного копирования 2	DeltaTCO	Таймер	Таймер	Таймер

TCO = отключение по температуре

Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

I min = минимальный ток

Методы контроля заряда

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

Управляемая зарядка

Обычная (медленная) зарядка

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

Быстрая зарядка (1-2 часа)

• Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда

Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

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

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

• dT / dt Система зарядки Никель-металлогидридные батареи не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, и поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH заряжать.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость увеличения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
• Постоянный ток Система заряда , управляемая постоянным напряжением (CC / CV).Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе — это максимальная скорость зарядки, которую аккумулятор может выдержать без повреждения аккумулятора. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и гарантировать полную зарядку аккумулятора, в то же время избегая перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.

Чтобы поддерживать заданную скорость зарядки постоянного тока, зарядное напряжение должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего зарядное напряжение поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки по мере того, как заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи — Зарядка и производство батарей — Формирование.

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

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

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

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

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

• Предварительная зарядка

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

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

Примечание

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

Измерение напряжения

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

Типы зарядных устройств

Зарядные устройства

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

• Регулятор режима переключения (Switcher) — Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
  Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен за счет использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
  Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
• Регулятор серии (линейный) — Менее сложный, но с большими потерями — требуется радиатор для отвода тепла в последовательном транзисторе с понижением напряжения, который компенсирует разницу между напряжением питания и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть устройством большой мощности. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его подходящим для малошумных беспроводных и радио приложений.
  С меньшим количеством компонентов они также меньше.
• Шунтирующий регулятор — Шунтирующий регулятор широко используется в фотоэлектрических (фотоэлектрических) системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Ток зарядки контролируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрической батареи, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения, разряжая батарею через шунт. Регуляторы серии обычно обладают лучшими характеристиками контроля и заряда.
• Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут работать с высокими выходными токами и генерировать меньше радиопомех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
• Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла и поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
• Зарядное устройство для универсальной последовательной шины (USB)

Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств для замены множества патентованных стандартов механического и электрического взаимодействия для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию питания 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Непреднамеренное использование порта USB заключалось в обеспечении источника 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

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

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

Подробнее о USB-соединениях см. В разделе, посвященном шинам передачи данных от батарей.

• Индуктивная зарядка

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

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

Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

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

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

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

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

• Зарядные станции для электромобилей

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

Зарядные устройства Источники питания

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

Управляемая зарядка

Простота установки и управления.

• Сеть переменного тока

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

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

• Регулируемый источник питания постоянного тока

Может поставляться установками специального назначения, например, передвижным генерирующим оборудованием для индивидуальных приложений.

• Специальные зарядные устройства

Переносные источники, например солнечные батареи.

Возможность зарядки

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

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

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

Типичные области применения: —

• Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
• Зарядные устройства индукционные (в местах остановки транспортных средств)

Механическая зарядка

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

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

Производительность зарядного устройства

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

• Чистота выходного напряжения

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

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

• КПД

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

• Пусковой ток

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

• Коэффициент мощности

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

См. Также «Контрольный список зарядного устройства»

Учебное пособие по зарядке аккумулятора | ChargingChargers.com

Текущая технология зарядки аккумуляторов основана на использовании микропроцессоров (компьютерных чипов) для подзарядка с использованием 3-ступенчатой ​​(или 2-х или 4-х ступенчатой) регулируемой зарядки.Это «умные» зарядные устройства », а качественные устройства обычно не продаются в дисконтных магазинах. Стадиями или этапами зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов являются объемная, абсорбционная и плавающая. Квалификация или уравнивание иногда считаются еще одним этапом. 2 этап блок будет иметь объемную и плавающую ступени. Важно использовать батареи производителя. рекомендации по зарядке и напряжениям, или качественный микропроцессор управляемое зарядное устройство для поддержания емкости аккумулятора и срока его службы.

«Умные зарядные устройства» созданы с учетом современной философии зарядки. а также получать информацию от аккумулятора, чтобы обеспечить максимальный заряд с минимальное наблюдение. Для некоторых гелевых аккумуляторов и аккумуляторов AGM могут потребоваться специальные настройки. или зарядные устройства. Наши устройства выбраны по их совместимости с типами батарей, которые они указать. Гелевые батареи обычно требуют определенного профиля заряда, а гелевые батареи требуется специальное или выбираемое гелеобразное или подходящее гелеобразное зарядное устройство.Пиковая зарядка напряжение для гелевых аккумуляторов составляет 14,1 или 14,4 вольт, что ниже, чем у влажных или AGM. Тип батареи необходим для полной зарядки. Превышение этого напряжения в гелевой батарее может вызвать пузыри в геле электролита и необратимое повреждение.

Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют устанавливать зарядное устройство примерно на 25% емкости аккумулятора. емкость (ah = емкость в ампер-часах). Таким образом, 100-амперная батарея потребует около 25 ампер. зарядное устройство (или меньше).Для сокращения времени зарядки можно использовать зарядные устройства большего размера, но уменьшить срок службы батареи. Меньшие зарядные устройства подходят для длительного плавания, например а 1 или «умное зарядное устройство» на 2 А можно использовать для обслуживания батареи между циклами с повышенным током использовать. Некоторые батареи указывают 10% емкости (0,1 X C) в качестве скорости заряда, а в то время как это ничего не помешает, хорошее микропроцессорное зарядное устройство соответствующей зарядки профиль должен быть в порядке до 25% ставки. Вы разговариваете с разными инженерами, даже в одна и та же компания, вы получите разные ответы.

Трехступенчатая зарядка аккумулятора

Этап BULK включает около 80% перезарядки, при этом ток зарядки остается постоянным (в зарядном устройстве постоянного тока), и напряжение увеличивается. Правильно размер зарядного устройства даст батарее столько тока, сколько она может принять до зарядного устройства емкость (25% емкости аккумулятора в ампер-часах), и не поднимать мокрый аккумулятор выше 125 F, или аккумулятор AGM или GEL (регулируемый клапаном) более 100 F.

Этап ПОГЛОЩЕНИЕ (примерно оставшиеся 20%) имеет зарядное устройство. удерживая напряжение на уровне напряжения поглощения зарядного устройства (от 14,1 до 14,8 В постоянного тока). VDC, в зависимости от уставок зарядного устройства) и уменьшая ток до тех пор, пока аккумулятор не полностью заряжен. Некоторые производители зарядных устройств называют эту стадию абсорбции стадия уравнивания. Мы не согласны с таким использованием термина. Если батарея не удерживают заряд, или ток не падает после ожидаемого времени перезарядки, батарея может иметь постоянную сульфатацию.

Ступень FLOAT — это то место, где напряжение заряда снижается до 13,0 В постоянного тока и 13,8 В постоянного тока и поддерживается постоянным, в то время как ток снижается до менее 1% заряда батареи вместимость. Этот режим можно использовать для поддержания полностью заряженного аккумулятора на неопределенный срок.

Время перезарядки можно приблизительно определить, разделив заменяемые ампер-часы на 90%. номинальной мощности зарядного устройства. Например, аккумулятор на 100 ампер-час с Разряд 10% потребует замены 10 ампер.Используя зарядное устройство на 5 ампер, у нас есть 10 ампер. часов, разделенных на 90% от 5 ампер (0,9×5) ампер = расчетное время зарядки 2,22 часа. А глубоко разряженный аккумулятор отклоняется от этой формулы, требуя больше времени на каждый ампер подлежит замене.

Рекомендации по частоте подзарядки варьируются от эксперта к эксперту. Похоже, что глубина разряда влияет на срок службы батареи больше, чем частота подзарядки. Для например, подзарядка, когда оборудование не будет использоваться какое-то время (прием пищи перерыв или что-то еще), может поддерживать среднюю глубину разряда выше 50% для услуги день.В основном это относится к аккумуляторным приложениям, где средняя глубина разряд падает ниже 50% за день, а аккумулятор можно полностью зарядить один раз в течение 24 часов.

Выравнивание

Выравнивание — это, по сути, управляемая перезарядка. Некоторые производители зарядных устройств назовите пиковое напряжение, которое зарядное устройство достигает в конце НАСОСНОГО режима (поглощение напряжение) выравнивающее напряжение, но технически это не так.Большая влажность (залитые) батареи иногда выигрывают от этой процедуры, особенно физически высокие батареи. Электролит в мокрой батарее со временем может расслаиваться, если не ездить на велосипеде изредка. При выравнивании напряжение поднимается выше типичного. пиковое зарядное напряжение (от 15 до 16 вольт в 12-вольтовой системе) в газе этап и проводится в течение фиксированного (но ограниченного) периода. Это разжигает химию в аккумулятор целиком, «уравняв» силу электролита и сбив любой рыхлый сульфат, который может находиться на пластинах аккумулятора.

Конструкция аккумуляторов AGM и гелевых практически исключает расслоение, и почти все производители этого типа не рекомендуют его (не советуют). Некоторые производители (в частности, Concorde) указывают процедуру, но напряжение и время не учитываются. важно, чтобы избежать повреждения аккумулятора.

Тестирование батарей

Тестирование батареи можно провести несколькими способами. Самый популярный включает в себя измерение удельного веса и напряжения аккумулятора.Удельный вес относится к влажным ячейкам с съемные колпачки, дающие доступ к электролиту. Для измерения удельного веса купите ареометр с температурной компенсацией в магазине автозапчастей или в магазине инструментов. К Измерьте напряжение, используйте цифровой вольтметр в настройке постоянного напряжения. Поверхность Перед испытанием необходимо снять заряд со только что заряженной батареи. 12 часов истечение срока после зарядки квалифицируется, или вы можете удалить поверхностный заряд с помощью нагрузки (20 ампер в течение 3 с лишним минут).

Состояние зарядного напряжения Удельный вес 12 В 6 В 100% 12,7 6,3 1,265 75% 12,4 6,2 1,225 50% 12,2 6,1 1,190 25% 12,0 6,0 1,155 Выписан 11.9 6,0 1,120

Нагрузочное тестирование — еще один метод тестирования батареи. Нагрузочное тестирование удаляет усилители из аккумулятор (аналогично запуску двигателя). Некоторые производители аккумуляторов маркируют свои аккумулятор с амперной нагрузкой для тестирования. Это число обычно составляет 1/2 рейтинга CCA. Например, батарея на 500 CCA будет тестировать под нагрузкой 250 ампер в течение 15 секунд. Нагрузка Тест может быть выполнен только в том случае, если аккумулятор полностью или почти полностью заряжен.Некоторые электронные Тестеры нагрузки применяют нагрузку 100 А в течение 10 секунд, а затем отображают напряжение батареи. Это число сравнивается с диаграммой на тестере на основе рейтинга CCA для определения состояние батареи.

Сульфатация батарей начинается, когда удельный вес падает ниже 1,225 или напряжение измеряет менее 12,4 (батарея 12 В) или 6,2 (батарея 6 В). Сульфатирование может затвердевают на пластинах батареи, если оставить их достаточно долго, уменьшая и в конечном итоге разрушая способность батареи генерировать номинальные вольты и амперы.Есть устройства для удаление жесткого сульфатирования, но лучший способ — предотвратить образование путем правильного уход за аккумулятором и зарядка после цикла разрядки. Сульфатирование — основная причина значительная часть свинцово-кислотных аккумуляторов не достигает своего химического срока службы.

Зарядка параллельно соединенных аккумуляторов

Батареи, подключенные параллельно (положительный к положительному, отрицательный к отрицательному), видны зарядное устройство как одна большая батарея суммарная емкость всех батарей в ампер-часах.Таким образом, три 12-вольтовых 100-амперных батареи в параллельно видны как одна батарея на 12 вольт 300 ач. Их можно зарядить одним плюсом и отрицательное соединение от одного зарядного устройства с рекомендуемым выходом усилителя. Они также могут быть заряжены с зарядным устройством с несколькими выходами, в данном случае с трехъядерным блоком, с каждой батареей получение собственного подключения при напряжении аккумуляторной батареи. Зарядная сила тока будет суммой отдельных выходных усилителей.

Зарядная серия подключенных аккумуляторов

Другое дело — батареи, соединенные последовательно.Три 12-вольтовых батареи по 100 ампер-часов соединены в последовательную цепочку (положительный к отрицательному, положительный к отрицательному, положительный к отрицательному) сделал бы батарею 36 вольт 100 ач. Его можно заряжать через батарею с помощью 36 вольт. выходное зарядное устройство соответствующего выхода усилителя. Их также можно заряжать с несколькими выходами зарядное устройство, как в данном случае блок из трех банков, при этом каждая батарея подключается к напряжение аккумулятора (в данном случае 12 вольт).