Меню

Метод заряда постоянным током или напряжением



Методы зарядки аккумуляторов батарей при постоянном токе и постоянном напряжении

Методы зарядки аккумуляторов батарей при постоянном токе и постоянном напряжении

Метод заряда током постоянной силы.

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

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

К недостаткам данного метода относятся:

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

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

Метод заряда при постоянном напряжении.

Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости. Недостаток метода — значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда. Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным.

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

Назначение и порядок проведения ускоренной, уравнительной зарядки АБ

Ускоренная подзарядка применяется в случаях чрезмерно разряженной аккумуляторной батареи при эксплуатации и при необходимости восстановить ее работоспособность в короткое время. Причиной сильного разряжения может явиться неисправность генераторной установки на автомобиле.

Достоинством ускоренной подзарядки, кроме сокращения времени, является исключение трудозатрат на снятие аккумуляторной батареи с автомобиля, ее доставку в зарядное отделение и установку обратно на автомобиль. Ускоренная зарядка производится токами 70—90 % номинальной емкости.

Так как целью ускоренной подзарядки является восстановление работоспособности аккумуляторной батареи, его проводят не до полного заряжения. Критерием окончания ускоренной зарядки является равенство электрического заряда, получаемого аккумуляторной батареей при зарядке, величине, на которую она разрядилась. Это исключает чрезмерную перезарядку, которая при ускоренном способе сильно снижает срок службы аккумуляторной батареи. Для выполнения данного условия установка Э411 для ускоренной зарядки снабжена специальным устройством для точного определения степени разряженности аккумуляторной батареи. Установка Э411 позволяет заряжать одну аккумуляторную батарею.

Режим ускоренной зарядки может успешно применяться для быстрого повышения характеристик аккумуляторной батареи при низкой температуре непосредственно перед пуском двигателя. Это называется предпусковой подзарядкой, которая проводится в течение 7—10 мин.

Порядок приведения в рабочее состояние аккумуляторной батарей.

Аккумуляторные батареи выпускаются заводами в сухозаряженном исполнении. Для приведения их в

рабочее состояние приготавливается электролит соответствующей плотности, заливается в аккумуляторы и при необходимости после пропитки пластин подзарядка батареи.

Электролит требуемой плотности может быть приготовлен непосредственно из кислоты плотностью

1,83. 1,84 г/cм3, однако, учитывая сильный разогрев раствора (до 80°С и выше), более удобно готовить электролит требуемой плотности из ранее приготовленного раствора серной кислоты плотностью 1,40 г/cм3 при 15 °С. Количество воды, кислоты плотностью 1,83 г/cм3 или ее раствора плотностью 1,40 г/cм3, необходимое для приготовления 3 л электролита.

Температура электролита, заливаемого в аккумуляторы, должна быть не выше 25°С в условиях умеренного климата и не выше 30°С в условиях тропиков. При более высокой температуре батарее следует дать остыть.

Порядок заливки электролита следующий:

-заливайте до тех пор, пока поверхность электролита не коснется нижнего торца тубуса заливной горловины.

Не ранее чем через 20 мин и не позднее чем через 2 ч после заливки электролита проверьте его плотность и уровень. Если плотность электролита понизится не более чем на 0,03 г/cм3 в каждом аккумуляторе по сравнению с плотностью заливаемого электролита, то батарею можно устанавливать на автомобиль без подзаряда.

Если же плотность понизится более чем на 0,03 г/cм3, то батарею следует зарядить.

Приборы для проведения контроля ТО и ремонта АБ.

Измерение плотности электролита (ареометр)

1. Перед проведением измерения оставьте аккумулятор как минимум на шесть часов в покое.

2. Снимите затем запорную пробку аккумулятора.

3. Держите измерительный прибор в жидкости вертикально и всосите в него столько электролита, чтобы ареометр свободно плавал в цилиндре.

Значения измерений

Вес кислоты (кг/л)/ Состояние аккумулятора: 1,28/ Полностью заряжен; 1,2/ Заряжен наполовину;1,12/ Разряжен

Измерение плотности электролита: это возможно в аккумуляторах только с обслуживаемыми секциями. В здоровой батарее секции имеют примерно одинаковые значения.

Измерение напряжения

Если последний процесс зарядки проходил менее шести часов назад, то примерно на 30 секунд включите ближний свет: это позволит выровнять возможные пики напряжения.

После последующих 4–5 минут ожидания проверьте напряжение аккумулятора. При этом выключите вначале все потребители тока.

Значения измерений

Напряжение (В)/ Состояние аккумулятора: 12,66 и более/100% заряжен; 12,48/75% заряжен ;12,123/50% заряжен

С помощью мультиметра выполняется быстро: измерение напряжения аккумулятора. При напряжении ниже 12,3 Вольт следует немедленно провести зарядку аккумулятора.

Порядок проверки обмотки возбуждения генератора на: обрыв, замыкание на корпус, межвитковое замыкание

ЗАМЫКАНИЕ ОБМОТКИ СТАТОРА НА КОРПУС возникает вследствие механического или теплового повреждения изоляции обмотки. При этой неисправности значительно снижается мощность генератора вследствие короткого замыкания неисправных фазовых обмоток с корпусом и диодами выпрямителя генератора. Эта неисправность определяют контрольной лампой при напряжении 220-500 В, подключением одного провода на сердечник статора , а другого –на любой вывод обмотки статора. Лампа горит только при замыкании обмотки на корпус . Проверка обмотки производятся при отключенном блоке выпрямителя от концов фаз . Дефекты катушки обмотки заменяются новыми.

ОБРЫВ В ЦЕПИ ФАЗОВОЙ ОБМОТКИ СТАТОРА вызывает выключение фазы, что увеличит сопротивление в цепи остальных фаз. При такой неисправности снижается мощность генератора, и аккумуляторная батарея не будет полностью заряжаться.

В случае обрыва цепи двух фаз выключается вся цепь обмотки статора и генератора работать не будет.

В разобранном генераторе для определения обрыва в фазовой обмотке статора необходимо поочередно подключать к аккумуляторной батарее через лампочку по две фазы обмотки . Наличие обрыва выключает цепь, и лампа гореть не будет.

МЕЖВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАТУШКАХ ОБМОТКИ СТАТОРА возникает при разрушении изоляции обмотки. В короткозамкнутых катушках будет проходить ток короткого замыкания большой силы, что усилит перегрев катушки и дальнейшее разрушение изоляции обмотки. При такой неисправности значительно снижает мощность генератора, и при включении нагрузки напряжение генератора резко уменьшается.

Межвитковое замыкание определяют измерением сопротивления катушки при помощи омметра, показания которого сравниваются с величиной сопротивления.

Свечи накаливании

Свеча накаливания с открытым нагревательным элементом устанавливается в камере сгорания двигателя таким образом, чтобы раскаленная спираль находилась на некотором расстоянии, от границы струи распыливаемого топлива. Если струя топлива задевает спираль, процесс воспламенения улучшается, но сокращается срок службы свечи.

Читайте также:  Действующее значение тока при синусоидальном переменном токе

Электрические подогреватели

Электрические подогреватели используются для подогрева жидкости в системе охлаждения двигателя, масла в картере, топлива в топливной системе и электролита аккумуляторной батареи. По способу превращения электрической энергий в тепловую их подразделяют на нагреватели, индукционные, полупроводниковые, электродные, сопротивлений, инфракрасные, излучатели и т.д. Наибольшее распространение получили нагреватели сопротивлений, однако все большее , внимание уделяется. полупроводниковым подогревателем.

Предпусковые подогреватели

Двигатель может быть оборудован индивидуальным предпусковым, подогревателем. Подогрев картерного масла, блока цилиндров и подшипников коленчатого вала перед пуском позволяет уменьшить вязкость моторного масла, облегчить его прокачиваемость по смазочной системе и, тем самым, уменьшить момент сопротивления вращению и износ деталей двигателя при пуске. С другой стороны, подогрев головки и стенок блока цилиндров и впускного трубопровода улучшает условия смесеобразования и воспламенения топлива и способствует снижению минимальной пусковой частоты вращения.

Методы зарядки аккумуляторов батарей при постоянном токе и постоянном напряжении

Источник

Заряд аккумулятора постоянным током

31_Gel_1_2Зарядка аккумуляторной батареи должна осуществляться от источника постоянного тока, выходное напряжение которого должно быть выше максимального зарядного напряжения батареи. Подключение осуществляется при отключенном источнике питания от сети, при соблюдении полярности. Различают несколько способов: заряд аккумулятора постоянным током, постоянным напряжением, модифицированный и импульсный.

Заряд аккумулятора постоянным током несколько сложней, чем заряд постоянным напряжением. Сложность заключается в поддержании постоянного тока заряда. Самый простой способ поддержания постоянной силы тока, включение последовательно с заряжаемым аккумулятором переменного реостата, но в этом случае необходим постоянный контроль и ручная корректировка силы тока. Другой способ заключается в подключении к цепи заряда регулятора тока на чаще всего собранных на тиристорах, которые поддерживают постоянный средний ток. Сила зарядного тока определяется в зависимости от ёмкости батареи и должна быть равна при десятичасовом режиме заряда 0,1 от емкости, измеряемой в Ампер/часах и 0,05 при двадцатичасовом режиме заряда. В зависимости от мощности зарядного устройства, которое обеспечивает заряд аккумулятора при постоянной силе тока, к нему можно подключить несколько аккумуляторных батарей. Количество аккумуляторов можно рассчитать по формуле:

Mr. = Iн/Iз
Где Мr – число групп батарей
Iз – сила тока заряда аккумулятора
Iн – номинальный ток выдаваемый зарядным устройством, которое равно: Iн = Рн/Uи.т.
Где Рн – номинальная мощность зарядного устройства
Uи.т. – напряжение сети к которой подкачено зарядное устройство. Способ заряда постоянным током позволяет зарядить аккумуляторную батарею на 100%, что хорошо сказывается на сроке службе и эксплуатационных свойствах батареи. Некоторой сложностью является поддержание постоянного тока. Основным недостатком заряд аккумулятора постоянным током является большое время заряда, значительное газовыделение, особенно в конечный период заряда, постоянный контроль регулировка зарядного тока, повышенный расход электроэнергии, возможность перезаряда аккумуляторной батареи. Для снижения негативных факторов заряда применяют ступенчатый заряд. Для этого используется контрольный заряд, который состоит из двух ступеней имеющих различный уровень зарядного тока. При первой ступени аккумулятор заряжается током равным 0,1 от ёмкости до напряжения 14,4 В для двенадцати вольтовой аккумуляторной батареи и 7,2 В для шести вольтовой. При второй ступени сила тока снижается до 0,05 от ёмкости аккумулятора. Например, если возьмём аккумуляторную батарею 60 А/ч, то первая ступень заряда должна осуществляться силой тока равной 60*0,1 = 6А, а вторая 60*0,05 = 3А.

Время заряда зависит от степени разряженности аккумуляторной батареи и должно продолжаться до прекращения повышения плотности электролита. Если под рукой нет ориометра, то время заряда примерно 10 — 12 часов.

Источник

Алгоритмы заряда аккумуляторных батарей

Введение

Аккумулятор — это химический источник тока. Его основной особенностью является возможность повторного накопления энергии, то есть осуществления процесса заряда. В системах оперативного постоянного тока (далее — СОПТ) в основном применяются свинцово-кислотные аккумуляторы. Принцип их работы основан на химических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора нагрузки начнется процесс разряда. Во время разряда происходит преобразование свинца, диоксида свинца, серной кислоты в свободные электроны, воду и сульфаты свинца. Во время заряда идет обратная реакция — сульфаты свинца разрушаются, восстанавливается свинец и серная кислота.

Алгоритм заряда описывает, как нужно заряжать аккумулятор, а именно — какие нужно поддерживать параметры напряжения и тока, а также в течение какого времени. Благодаря алгоритмам заряда и принципам, заложенным в их основу, обеспечивается:

  • Быстрая скорость заряда.
  • Безопасность.
  • Максимальное сохранение ресурса.
  • Замедление старения.

В процессе разряда аккумулятора образовались сульфаты свинца. Чтобы восстановить уровень заряда аккумулятора и его емкость необходимо преобразовать максимально возможное количество сульфатов свинца в свинец на катоде и оксид свинца на катоде. При подаче на аккумулятор напряжения большего, чем на нем, начинается процесс заряда. Чем выше поданное напряжение, тем интенсивней будет протекать химическая реакция и тем больший ток будет течь через аккумулятор. Если величина поданного напряжения будет недостаточна, то ток протекающий через аккумулятор будет слишком мал и заряд будет протекать очень медленно. Из-за этого не произойдет разрушение сульфатов свинца, образовавшихся при разряде, и емкость аккумулятора не восстановится.

При повышенном напряжении заряда повышается скорость протекания химических реакций и величина тока, следовательно, повышается температура АКБ. Ближе к концу заряда процесс электролиза воды начинает преобладать и происходит так называемое закипание электролита из-за выделения кислорода и водорода.

Это опасно тем, что возникает риск взрыва выделившегося водорода, а потеря воды в аккумуляторе приведет к снижению плотности электролита и снижению ресурса батареи. Поэтому очень важно при заряде АКБ поддерживать необходимый уровень тока и напряжения.

Способ заряда конкретного аккумулятора определяется его производителем. Наиболее распространенными являются следующие методы заряда: U, IU, IUI.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Алгоритмы и методы заряда АКБ

Метод заряда U

Метод заряда U

Этот способ является самым простым. Напряжение в режиме заряда от режима подзаряда не отличается. Обычно напряжение подзаряда составляет 2,25 В/элемент. Если батарея состоит из 17 12 В аккумуляторов, то общее напряжение на батарее должно поддерживаться на уровне 230 В. Ток заряда в методе U ограничен на уровне 10-30 % от емкости АБ.

В начале заряда аккумулятор имеет низкое напряжение и потребляет большой ток, поэтому зарядно-подзарядное устройство (далее — ЗПУ) его ограничивает. Затем уровень заряда увеличивается и напряжение растет. Как только оно достигает значения уставки, ЗПУ начинает его стабилизировать. Батарея продолжает заряжаться постоянным напряжением и потребляемый ей ток постепенно снижается. Как только потребляемый аккумулятором ток станет мал, то считают, что аккумулятор заряжен.

Читайте также:  Расчет плавкого предохранителя по току калькулятор

Алгоритм заряда

Алгоритм заряда аккумуляторов Delta FT 12-50 M

Метод IU

Метод IU

Отличается от метода U повышенным напряжением в режиме заряда. Благодаря этому увеличивается скорость заряда АКБ и эффективнее происходит разрушение сульфатов свинца, но важно следовать рекомендациям производителя, чтобы не повредить энергоноситель.

Рекомендации по заряду

Рекомендации по заряду аккумуляторов, изготовленных по технологии AGM

Метод IUI

Метод IUI

Здесь уже добавляется третья дополнительная ступень, которая называется ступенью выравнивания. В этой ступени напряжение на одном аккумуляторе может достигать 15,5 В. Ток ограничен на уровне 2-5 % от емкости АКБ. Благодаря этой ступени происходит выравнивание напряжений между аккумуляторами в батарее, а также между элементами в самом аккумуляторе. Так как ступень выравнивания проводится при очень высоком напряжении, то она жестко ограничена по времени. Длительность этой ступени определяет производитель аккумуляторов. Данный метод заряда не подойдет для аккумуляторов, изготовленных по технологии GEL, так как повышение напряжения на них обычно не рекомендуется.

Заключение

После завершения заряда АБ зарядно-подзарядное устройство переходит в режим подзаряда. В СОПТ АБ работает в буферном режиме, то есть в обычном режиме АБ потребляет небольшой ток и осуществляет питание импульсной нагрузки. При исчезновении питания по стороне переменного тока АБ осуществляет питание нагрузки. Условием завершения заряда является снижение потребляемого тока, либо заряд АБ завершается по истечению времени.

В зарядно-подзарядном устройстве LAUREL реализованы все вышеперечисленные методы заряда, поэтому LAUREL может эксплуатироваться с большинством типов современных АБ.

Источник

Аккумуляторы для мобильных устройств — методы заряда

Старушка купила автомобиль, проехала некоторое расстояние, и вдруг двигатель заглох. Вызванная служба технической поддержки констатировала — закончился бензин. Недоумевающая старушка подает в суд: при продаже ей никто не объяснил, что в машину еще нужно заливать бензин…

Итак, аккумуляторы надо заряжать. В этом их существенное отличие от батареек. Но прежде чем говорить о зарядных устройствах, коротко остановимся на основных методах заряда наиболее распространенных типов аккумуляторов. Следует отметить, что методы заряда аккумуляторов на основе никеля отличаются от методов заряда литий-ионных аккумуляторов. Поэтому при заряде последних обращайте внимание на то, в какое зарядное устройство вы их вставляете. Иными словами, не всякое зарядное устройство для никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металл гидридных (NiMH) аккумуляторов годится для заряда литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов.

Несколько слов о терминологии. Емкость аккумулятора обычно обозначается буквой «C» (capacity). Когда говорят о разряде, равном 1/10 C, то это означает разряд током, равным десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так, например, для аккумулятора емкостью 1000 мА·час это будет разряд током 1000/10 = 100 мА. Теоретически, аккумулятор емкостью 1000 мА·час может отдавать ток 1000 мА в течение одного часа, 100 мА в течение 10 часов, или 10 мА в течение 100 часов. Практически же, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость никогда не достигается, а при низких токах превышается.

Аналогично при заряде аккумуляторов, значение 1/10 C означает заряд током, численно равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.

Методы заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Существующие методы можно разделить на 4 основные группы:

  • медленный заряд — заряд постоянным током величиной 0.1 С или 0.2 С в течение примерно 15 или 6-8 часов соответственно.
  • быстрый заряд — заряд постоянным током, равным 1/3 С в течение примерно 3-5 часов.
  • ускоренный или дельта V заряд — заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно час-полтора.
  • реверсивный заряд — импульсный метод заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами.

Сразу оговорюсь: разделение это достаточно условно и зависит от фирмы-изготовителя аккумуляторов. Подход к вопросу о заряде аккумуляторов примерно такой: фирма разрабатывает различные типы аккумуляторов под различные применения и устанавливает для каждого типа рекомендации и требования по наиболее благоприятным методам заряда. В результате одинаковые по внешнему виду (размерам) аккумуляторы (одиночные элементы) могут потребовать применения различных методов заряда. Иллюстрацией данного подхода могут служить материалы, размещенные на [1] и [2].

Медленный метод заряда

При таком методе возможно несколько вариантов: заряд полупостоянным током и заряд постоянным током.

При заряде полупостоянным током начальное значение тока устанавливается примерно равным 1/10 С. По мере продолжения заряда это значение уменьшается. Время заряда примерно 15-16 часов. Практически метод реализуется зарядом через токозадающий резистор от источника постоянного напряжения (см. [1] для NiCd аккумуляторов). Медленный заряд током в 1/10 C — обычно безопасен для любого аккумулятора.

При заряде постоянным током значение тока величиной 1/10 С поддерживается в течение всего времени заряда. (Рис.1)

Рисунок 1. Медленный метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Во время заряда наблюдается повышение напряжения на элементе аккумулятора. По достижении полного заряда и при перезаряде напряжение начинает уменьшаться.

Сокращение времени заряда в 2-2,5 раза возможно при увеличении тока до 0,2 С, но при этом необходимо ограничить время заряда 6-8 часами.

Метод быстрого заряда

Разновидностью медленного заряда является метод быстрого заряда, при котором используется ток заряда величиной от 0,3 до 1,0 C. Но при этом возможен перегрев аккумулятора, особенно при токах заряда, близких к 1 C. Для исключения перегрева и определения момента окончания заряда аккумулятора, в последний встраивается термопредохранитель и термодатчик. Термодатчик используется для измерения температуры, изменение которой рассматривается в качестве критерия для прекращения заряда. Дело в том, что при достижении полного заряда, температура элементов аккумулятора резко повышается. И когда она повысится на 10 градусов Цельсия и более по отношению к окружающей среде, заряд необходимо прекратить, или перейти в режим медленного заряда. При любом методе заряда в случае, если применяются большие токи заряда, дополнительно требуется предохранительный таймер.

Метод дельта V заряда

Это наилучший и, пожалуй, основной метод быстрого заряда NiCd и NiMH аккумуляторов для сотовых телефонов. Сущность метода заключается в измерении изменения напряжения на аккумуляторе для определения (фиксирования) момента полного заряда и необходимости его прекращения.

Если измерять напряжение на выводах аккумулятора во время заряда постоянным током, то можно заметить, что напряжение сначала медленно повышается, а в точке полного заряда будет кратковременно уменьшаться. Величина уменьшения небольшая, примерно 15-30 мВ на элемент для NiCd и 5-10 для NiMH, но явно выражена. Этот небольшой спад напряжения и принимается за критерий прекращения заряда. Кроме того, метод дельта V заряда почти всегда сопровождается измерением температуры, что обеспечивает дополнительный критерий оценки степени заряда аккумулятора (а для верности зарядные устройства для больших аккумуляторов высокой емкости обычно имеют кроме этого и таймеры безопасности).

Рисунок 2. Метод дельта V заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

На рис.2 приведен график заряда с током величиной в 1 C. После достижения полного заряда, ток заряда уменьшается до 1/30 … 1/50 C для компенсации явления саморазряда аккумулятора.

Читайте также:  Зависимость тока сварки от диаметра электрода

Существуют электронные схемы, разработанные специально для реализации метода дельта V заряда. Например MAX712 и MAX713. Реализация заряда по этому методу сложнее и дороже, чем другие, но дает хорошо воспроизводимые результаты. В тоже время следует отметить, что в аккумуляторе с хотя бы одним плохим элементом из цепочки последовательно соединенных, метод дельта V заряда может не работать и привести к разрушению остальных элементов.

NiMH аккумуляторы имеют специфические проблемы с зарядом. Величина дельта V у них очень мала, и ее труднее обнаружить, чем в случае NiCd аккумуляторов. Поэтому NiMH аккумуляторы для сотовых телефонов имеют температурные датчики в качестве резервного средства для обнаружения момента полного заряда.

Другая проблема, возникающая при заряде по этому методу, заключается в том, что при использовании в автомобилях электрические помехи маскируют обнаружение дельта V, и телефоны в основном управляют зарядом по температуре. Это может привести к повреждению аккумулятора, поскольку в автомобиле телефон постоянно подключен и многократные запуски и остановки двигателя имеет место. Каждый раз, когда зажигание выключается на несколько минут и затем включается обратно, инициируется новый цикл заряда.

Реверсивный метод заряда

В анализаторах аккумуляторов Cadex 7000 [3,4] и CASP/2000L(H) используются реверсивные импульсные методы заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами. Считается, что такой метод заряда улучшает рекомбинацию газов, возникающих в процессе заряда, и позволяет проводить заряд большим током за меньшее время. Кроме того, восстанавливается площадь активной поверхности рабочего вещества аккумулятора, устраняя тем самым «эффект памяти».

На рис.3 схематично изображена временная диаграмма реверсивного метода заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, реализованная в анализаторе Cadex 7000. Цифрой 1 обозначен нагрузочный (разрядный) импульс, а цифрой 2 — зарядный.

Рисунок 3. Реверсивный метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Величина обратного импульса нагрузки определяется в процентах от тока заряда в диапазоне от 5 до 12%. Оптимальное значение 9%.

Метод заряда литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Для заряда Li-ion аккумуляторов используется метод «постоянное напряжение / постоянный ток», суть которого заключается в ограничении напряжения на аккумуляторе. В этом он подобен методу заряда свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA). Основные отличия заключаются в том, что для Li-ion аккумуляторов — выше напряжение на элемент (номинальное напряжение элемента 3,6 В против 2 В для SLA), более жесткий допуск на это напряжение (±0,05 В) и отсутствие медленного подзаряда по окончании полного заряда.

Для примера приведем требования и рекомендации по заряду и разряду литий-ионных аккумуляторов фирмы Panasonic [1]:

  • максимальное напряжение заряда 4,2 или 4,1 вольта в зависимости от модели аккумулятора;
  • напряжение окончания разряда 3,0 вольта;
  • рекомендуемый ток заряда 0,7 С, ток разряда (нагрузки) — 1 С и меньше;
  • если напряжение на аккумуляторе менее 2,9 вольта, то рекомендуемый ток заряда 0,1 С;
  • глубокий разряд может привести к повреждению аккумулятора (т. е. должно соблюдаться общее правило — Li-ion аккумуляторы любят скорее находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном, и заряжать их можно в любое время, не дожидаясь разряда);
  • по мере приближения напряжения на аккумуляторе к максимальному значению, ток заряда уменьшается. Окончание разряда должно происходить при уменьшении тока заряда до (0,1 … 0,07) С в зависимости от модели аккумулятора. После окончания заряда ток заряда прекращается полностью.
  • диапазон температур при заряде от 0 до 45 градусов Цельсия, при разряде от минус 10 до 60 градусов Цельсия.

Приведенные выше данные могут отличаться в ту или иную сторону для аккумуляторов других производителей.

В то время как для SLA аккумуляторов допустима некоторая гибкость в установке значения напряжения прекращения заряда, для Li-ion аккумуляторов изготовители очень строго подходят к выбору этого напряжения. Порог напряжения прекращения заряда для Li-ion аккумуляторов 4,10 В или 4,20 В, допуск на установку для обоих типов ±0,05 В на элемент. Для вновь разрабатываемых Li-ion аккумуляторов, вероятно, будут определены другие значения этого напряжения. Следовательно, зарядные устройства для них должны быть адаптированы к требуемому напряжению заряда.

Более высокое значение порога напряжения обеспечивает и большее значение емкости, поэтому в интересах изготовителя выбрать максимально возможный порог напряжения без нарушения безопасности. Однако на величину этого порога влияет температура аккумулятора, и его устанавливают достаточно низким для того, чтобы допустить повышенную температуру при заряде.

В зарядных устройствах и анализаторах аккумуляторов, которые позволяют изменять значение этого порога напряжения, его правильная установка должна соблюдаться при обслуживании любых аккумуляторов Li-ion типа. Однако большинство изготовителей не обозначают тип Li-ion аккумулятора и напряжения окончания заряда. И, если напряжение установлено неправильно, то аккумулятор с более высоким напряжением выдаст более низкое значение емкости, а аккумулятор с более низким — будет немного перезаряжен. При умеренной температуре повреждения аккумуляторов не происходит.

Именно в этом, как правило, и заключается причина того, что аккумулятор, заряженный, например, в «родном» телефоне, работает меньшее или большее время, чем этот же аккумулятор, заряженный в настольном зарядном устройстве неизвестного производителя.

Повышение температуры аккумулятора при заряде незначительно (от 2 до 8 градусов в зависимости от типа и производителя)

Вмешательство потребителя в любое Li-ion зарядное устройство не рекомендуется.

Медленный подзаряд по окончании заряда, характерный для аккумуляторов на основе никеля, не применяется, потому что Li-ion аккумулятор не терпит перезаряда. Медленный заряд может вызвать металлизацию лития и привести к разрушению элемента. Вместо этого время от времени для компенсации маленького саморазряда аккумулятора из-за небольшого тока потребления устройством защиты может применяться кратковременный заряд.

Li-ion аккумуляторы содержат несколько встроенных устройств защиты: плавкий предохранитель, термопредохранитель и внутреннюю схему управления, которая отключает аккумулятор в нижней и верхней точках напряжения разряда и заряда.

Меры предосторожности: Никогда не пытайтесь заряжать литиевые батарейки! Попытка зарядить эти аккумуляторы может вызывать взрыв и воспламенение, которые распространяют ядовитые вещества и могут причинить повреждения оборудованию.

Меры безопасности: В случае разрушения литий-ионного аккумулятора, утечки электролита и попадания его на кожу или глаза, немедленно промойте эти места проточной водой. Если электролит попал в глаза, промойте их проточной водой в течение 15 минут и обратитесь к врачу.

При написании статьи использованы материалы, любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой Канадской компании Cadex Electronics Inc. [3].

Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [4,5,6,7] .

О зарядных устройствах для мобильных устройств связи в следующей статье.

Источник