Как зарядить литиевый аккумулятор 12 вольт: Литиевый аккумулятор для автомобиля – Мобильные Электросистемы

Содержание

Литиевый аккумулятор для автомобиля - Мобильные Электросистемы

Преимущества литиевых аккумуляторов хорошо известны. При равной номинальной емкости литиевая батарея весит в три раза меньше свинцово-кислотной и занимает в два раза меньше места. Заряжаемый током  0,5С литиевый АКБ выдерживает в 20 раз больше циклов чем  свинцово-кислотный, поэтому с учетом срока службы он на сегодня самый дешевый и выгодный.

Характеристики литиевых аккумуляторов делают их идеальными источниками автономного питания на автомобилях с дополнительным бортовым оборудованием и на тех транспортных средствах где свободного места для установки массивной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи недостаточно.

Содержание статьи

Количество циклов литиевого АКБ

Срок службы аккумулятора измеряют в циклах заряда – разряда. Аккумулятор считается непригодным для дальнейшего использования когда его емкость падает ниже 80% от первоначального номинального значения. Количество циклов можно рассматривать как способность ячеек сохранять и передавать энергию потребителям.

Литиевые батареи обычно выдерживают не менее 1000 циклов.

Результаты испытаний нескольких аккумуляторов глубокого разряда разного типа. Специальное устройство разряжало четыре аккумулятора током 25 А до 10,5 вольт и затем заряжало их таким же током до 14,4 Вольт. В реальной жизни аккумуляторы часто подвергаются таким же нагрузкам. В испытаниях участвовали недорогой жидко-кислотный аккумулятор, две модели AGM и LiFePo4 аккумулятор. Аккумулятор с жидким электролитом вышел из строя после 18 циклов. AGM — после 180. Состояние литиевого аккумулятора не изменилось

Со временем ячейки стареют. Активные химические вещества в них разрушаются, емкость падает, а внутреннее сопротивление возрастает. На скорость старения влияют величина зарядного и разрядного тока, температура и глубина разряда. Устройством, продлевающим срок службы литиевого аккумулятора, является BMS. Хорошо продуманная электронная система управления контролирует состояние батареи, предотвращает ее перезарядку и защищает ячейки от повреждения при глубоком разряде

Зарядка LiFePO4 аккумулятора

Электрическую энергию можно «накачать» в аккумулятор быстро.

Однако химические реакции не протекают мгновенно, поэтому состояние электролита между электродами окажется разным. Ближайшие к электродам слои «зарядятся», а расположенные дальше нет. Разница будет особенно заметна в ячейках с большой емкостью и объемом электролита.

Графики тока и напряжения во время зарядки LiFePO4 аккумулятора

Высокий зарядный ток не сильно ускоряет полную зарядку аккумулятора. Хотя заданное напряжение достигается быстрее, этап насыщения занимает больше времени. При высоком токе первая стадия оказывается короче, но зато вторая длиннее.

Максимально допустимый зарядный ток для аккумуляторов принято выражать в долях емкости. Например, если для литиевого аккумулятора емкостью 100 Ач указан ток 0,5C (где C — емкость аккумулятора), то его непрерывной ток зарядки не должен превышать 50 А. Как правило для литий-железо фосфатных (LiFePO4) аккумуляторов максимальный ток равен 0,5-1С

Повышенная температура сигнализирует о неправильном алгоритме зарядки или о внутренних проблемах аккумулятора

LiFePO4 аккумулятор в автомобиле

Литиевые аккумуляторные батареи чувствительны к величине тока и напряжения зарядки. Несоблюдение рекомендованных значений сокращает срок службы ячеек, уменьшает их емкость и может даже разрушить, причинив много дорогостоящих повреждений.

Источник зарядки аккумуляторов в автомобиле – это генератор двигателя. Стандартный регулятор автомобильного генератора настроен на 14,0-14,4 Вольта, что позволяет быстро заряжать стартовый аккумулятор и защищает его от сульфатации. Небольшой перезаряд для свинцово-кислотного аккумулятора не страшен, поэтому напряжение остается постоянным в течении всего времени работы двигателя.

Реле развязки соединяет стартовый и сервисный аккумуляторы. Но оно не обеспечивает литиевый аккумулятор правильным зарядным напряжением и не защищает его от высокого тока. Реле не увеличивает напряжение, если оно слишком низкое и не уменьшает его до безопасного уровня, когда оно слишком высокое. Полностью заряженный литиевый аккумулятор остается под тем же напряжением как и во время зарядки. Реле не ограничивает ток генератора, поэтому ток получаемый аккумулятором может в несколько раз превзойти безопасный уровень, определенный производителем.
При такой схеме подключения литиевый аккумулятор заряжается неправильно и подвергается опасности во время эксплуатации

14,4 Вольта подходит и для заряда LiFePO4 аккумуляторов. Но заряженный на 100% литиевый аккумулятор не должен постоянно находится под таким напряжением. Оно опасно для батареи и может повредить ее во время продолжительной поездки.

Несовместимость между зарядным напряжением и требованиями LiFePO4 аккумулятора возрастает еще сильнее на автомобилях с двигателями Euro 5/6+. Напряжение на «интеллектуальном» генераторе во время движения колеблется от 12 до 16 Вольт, а значит прежде чем заряжать LiFePO4 аккумулятор напряжение нужно как-то выровнять. Необходимо промежуточное устройство, связывающее BMS аккумулятора с системой зарядки автомобиля.

Зарядное устройство устраняет недостатки реле. Ток, получаемый аккумулятором, ограничен номиналом устройства. Напряжение завит от состояния аккумулятора и изменяется по заданному алгоритму. Сначала зарядка аккумулятора идет максимальным током до 14,4 Вольт.
После того как аккумулятор полностью зарядится напряжение уменьшается до 13,8 Вольт.

Задача буферного устройства обеспечить литиевый АКБ правильными профилями напряжения и тока. BMS же позаботится о безопасности ячеек и предотвратит неисправности, которые могут возникнуть. Промежуточное устройство – это управляемый микропроцессором DC-DC конвертер. Он поддерживает на выходе заданное стабильное напряжение и при слишком высоком, и при слишком низком напряжении генератора. Конвертер не только заряжает LiFePO4 аккумулятор по правильному алгоритму, но и ограничивает ток, не давая мощному автомобильному генератору повредить аккумуляторную батарею.

Модель BBW1212 BB1230 BB1260
Максимальный ток, А 28 30 60
Входное напряжение, В 12 12 12
Выходное напряжение, В 12 12 12
Тип аккумуляторов LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 6 режимов зарядки LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 9 режимов зарядки LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 9 режимов зарядки
Вес, кг 3,5 1,2 1,4
Размеры, мм 190 х 160 х 50 190 х 160 х 50 190 х 160 х 70
ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ

Как выбрать литиевый АКБ в автомобиль

Чтобы полностью использовать в автомобиле возможности LiFePO4 аккумулятора, нужно хорошо понимать как он будет эксплуатироваться и с какой нагрузкой ему предстоит работать. При создании электрической системы, работающей от дополнительного аккумулятора необходимо обращать внимание на следующее

Аккумуляторная батарея большей емкости работает дольше, а время ее зарядки меньше. C DC-DС зарядным устройством переносной бензиновый генератор становится не нужен. Ведь под капотом уже имеется автомобильный генератор мощностью 1500-3000 Вт.
Все что необходимо – это организовать доступ к такому мощному источнику энергии. Правильно подобранное зарядное устройство не только передает сервисным аккумуляторам большую мощность, но и представляет доступ к энергии генератора вспомогательным устройствам, например инвертору. Пусть в автомобиле установлен дополнительный литиевый аккумулятор емкостью 100 Ач, DC-DС зарядное устройство номиналом 30А и инвертор мощностью 2000 Вт. Суммарная мощность устройств переменного тока, подключенных к инвертору, 1,5 кВт. Когда все они работают одновременно, инвертор потребляет 150 А, и заряда аккумулятора хватает на 45 минут. Если завести двигатель, то через зарядное устройство от генератора потребителям поступит 25 А, а 125 А отдаст в цепь аккумулятор. В результате аккумуляторная батарея разрядится за 48 минут. Предположим зарядное устройство на 30А заменили максимально допустимой для этого аккумулятора моделью на 60А. Если нагрузка не изменилась, то от генератора через зарядное устройство будет поступать уже 50 А, а 100 А предоставит аккумуляторная батарея.
Время работы аккумуляторов увеличится до 60 мин. В дополнение к уже имеющемуся литиевому аккумулятору можно установить точно такой же второй, увеличив тем самым емкость батареи до 200 Ач. Большая емкость позволит использовать зарядное устройство номиналом 120 А. При такой установке 100 А поступит потребителям от генератора, а 50 А даст аккумуляторная батарея и время ее непрерывной работы возрастет до 4 часов

BMS, рассчитанная на высокий ток. Непрерывный ток разряда и заряда аккумулятора должен быть 0,5 — 1C . Необходимо смотреть именно на непрерывный, а не максимальный рейтинг аккумулятора. Максимальное значение бессмысленно, если не указывается время в течении которого проводилось испытание. Хорошая BMS должна отключать аккумулятор при перегрузке, перезарядке, перегреве и слишком высоком напряжении. Для аккумулятора это жизненно важно

Стоимость. Один литиевый аккумулятор может быть почти в два раза дороже другого. Если это так, то очевидно, что в технологии изготовления и в способах использования аккумуляторов существуют различия.

Однако нет смысла устанавливать дорогую модель, если более дешевая справится со своими задачами. Важно понять, что для вашей системы имеет решающее значение.

Максимальная скорость зарядки — одна из важных характеристик литиевого аккумулятора. У дешевых моделей ток зарядки может составлять всего 0,3C (30 А для аккумулятора емкостью 100 Aч). У дорогих — 1С или 100 А для аккумулятора той же емкости. Если необходимо максимально быстро заряжать единственный аккумулятор, потребуется модель рассчитанная на высокий ток. Но если в автомобиле есть место, то два менее дорогих аккумулятора  так же дадут возможность использовать ток силой 100 А,  скорость зарядки снизится, но зато емкость батареи увеличится до 200 Ач.

На автомобиле может быть установлено две сервисных аккумуляторных батареи, одна 12, а другая 24-вольтовая. Для их зарядки потребуется два устройства: 12-12 и 12-24 с суммарным номиналом не превышающим возможности генератора. В противном случае для эффективной работы у генератора не останется избыточной мощности.
Это не создаст технических проблем, но расчеты придется скорректировать соответствующим образом

Время работы аккумулятора без подзарядки. В отличии от свинцово-кислотного у литиевого аккумулятора доступно 100% емкости. Параллельно можно соединять любое количество аккумуляторов. При последовательном соединении менее дорогие модели часто имеют ограничение в 48 В

Мощность получаемая от генератора. Эта характеристика влияет как на емкость литиевой батареи,  так и на выбор зарядного устройства. Современные автомобильные генераторы имеют мощность около 2000 Вт. Если в автомобиле есть место только для одного дополнительного аккумулятора емкостью 100 Ач, то для его зарядки подойдет устройство номиналом 30 А. С его помощью генератор сможет заряжать дополнительный аккумулятор током примерно 25 А  и будет передавать аккумуляторам 350 Вт. Модель, номиналом 60 А, увеличит передаваемую мощность до 800 Вт. Для аккумулятора емкостью 100 Ач с максимальным током 0,5С этого окажется достаточно

Использовать в автомобиле дорогой LiFePO4 аккумулятор выгодно, когда все три параметра — мощность генератора, номинал зарядного устройства и допустимый ток зарядки аккумуляторов соответствуют друг другу. Например, если мощность автомобильного генератора 1400 Вт, а номинал зарядного устройства 120 А, то для аккумуляторной батареи емкостью 100 Ач с рейтингом 0,5С зарядный ток окажется недопустимо высоким. Но для аккумулятора с рейтингом 1С выбранное оборудование вполне подойдет.

Установка литиевого аккумулятора

Таблица значений длительно допустимого постоянного тока в зависимости от сечения медного кабеля при напряжении 12 Вольт и температуре 60 С

Перед установкой аккумулятора необходимо убедится, что выбранные зарядные профили и разрядный ток соответствуют его характеристикам. Если это не так, BMS просто отключит аккумулятор из соображений безопасности. Если литиевый АКБ планируется заряжать от автомобильного генератора, особенно на автомобилях EURO 6,  необходимо использовать специальное зарядное устройство.

Вместо корпуса автомобиля в качестве отрицательного проводника, лучше использовать кабель, идущий от отрицательной клеммы сервисного к отрицательной клемме стартового аккумулятора.

Все кабели, подключенные к литиевой батарее, необходимо защищать предохранителями, установленными как можно ближе к аккумуляторной клемме. Номинал предохранителя должен на 30% превосходить максимально ожидаемый в цепи ток. Например, если к литиевому аккумулятору емкостью 100Ач подключено зарядное устройство на 60 А, то на входе и выходе устройства ставят предохранители по 80А

Параметры зарядного устройства для аккумулятора, как их рассчитать

Параметры зарядного устройства для аккумулятора, как их рассчитать

Аккумулятор — устройство для накопления энергии с целью её последующего использования.

Чтобы рассчитать параметры зарядного устройства для конкретного аккумулятора, необходимо прежде всего принять в расчет тип и параметры аккумулятора, который вы собираетесь этим устройством заряжать. Важнейшие характеристики заряжаемого аккумулятора - это: емкость, напряжение полного заряда, максимально допустимый ток заряда, а также диапазон допустимых рабочих температур.

В зависимости от того, что это за аккумулятор, какого типа материалы в нем используются - параметры зарядного устройства должны подбираться индивидуально. Здесь мы рассмотрим свинцово-кислотный и литий-ионный аккумуляторы, а точнее особенности их зарядки.

Правда в том, что если аккумулятор всегда заряжать правильно, с соблюдением оптимальных величин напряжения и тока, то он сохранит свою емкость на протяжении многих циклов заряда-разряда. Разумеется при условии, что и разряжается он тоже с соблюдением ограничений, без перегрузок, без перегревов. Итак, как же рассчитать параметры зарядного устройства для аккумулятора?

Литий-ионный аккумулятор

Главная заряженная частица, отвечающая за образование тока в литий-ионном аккумуляторе, - это положительно заряженный ион лития. Он способен внедряться в кристаллическую решетку материала на аноде, например в углерод в форме графита, а также образовывать соли или оксиды металлов (например с марганцем, кобальтом или с железом и фосфором).

 В силу именно такого химического состава, максимальное конечное напряжение заряда между электродами литий-ионного аккумулятора не должно превышать 4,2 вольта, а лучше — 4,1 вольта, это продлит срок его службы, замедлит необратимые изменения.

Заряжать литий-ионный аккумулятор необходимо напряжением в 5 вольт, чтобы не ждать бесконечно долго. При этом оптимальный ток заряда должен составлять от 50 до 100% от значения емкости, то есть аккумулятор емкостью 2400мАч оптимально будет заряжать током от 2,4А до 1,2А.

Для недопущения перезаряда, качественные зарядные устройства заряжают такие аккумуляторы в 2 стадии: на первой стадии на электроды подается 5 вольт и заряд некоторое время идет с предельно разрешенным током до достижения порогового напряжения в районе 4,1 вольт, а потом начинается вторая стадия — с меньшим током, когда напряжение доводится до конечных 4,1-4,2 вольт.

Поэтому мощность зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора (для 1 ячейки) рассчитывается так: максимальное напряжение умножить на максимальный ток, допустим 5В*2,4А=1,2Вт — для нашего примера.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотный аккумулятор работает благодаря химическим реакциям свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты. Любой классический автомобильный аккумулятор устроен именно так. В процессе заряда сульфат свинца распадается на ионы (отрицательно заряженный SO4 и положительно заряженный H), на катоде образуется диоксид свинца, на аноде — чистый свинец. При разряде — металлический свинец окисляется до сульфата свинца, диоксид свинца восстанавливается на катоде, а на аноде окисляется свинец.

Если аккумулятор перезарядить (продержать на зарядке чрезмерно долго), то сульфат свинца закончится, останется только вода, и начнется ее электролиз: на аноде при этом будет выделяться кислорода, а на катоде (отрицательном электроде) — водород — в жидком электролите будет видно как пойдут пузырьки.

В силу именно такого химического состава, напряжение максимального заряда одной ячейки свинцово-кислотного аккумулятора составляет 2,17 вольта. В 12 вольтовом аккумуляторе таких последовательно соединенных секций 6, а в 6 вольтовом — 3 последовательно соединенные секции. Поэтому максимальное напряжение заряда 12 вольтного аккумулятора составляет 13,02 вольта. Для 6 вольтного — 6,51 вольт.

Таким образом, зарядное устройство в процессе зарядки должно подавать на электроды постоянное напряжение исходя из по крайней мере 2,45 вольт на элемент (чтобы зарядка не шла бесконечно долго) — для 12 вольтного это 14,7 вольт, а для 6 вольтного получается 7,35 вольт. Начальный ток заряда оптимально принять за 30% от емкости.

В итоге максимальная рабочая мощность зарядного устройства должна рассчитываться как максимальное напряжение умножить на максимальный ток, допустим 14,7В*30А=441Вт — для свинцово-кислотного аккумулятора номинальным напряжением 12 вольт, емкостью 100Ач.

Ранее ЭлектроВести писали, что немецкие учёные не перестают удивлять. Технологический институт Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology) опубликовал пресс-релиз, в котором сообщил об одном интересном исследовании. Оказывается, параметры литиево-ионных аккумуляторов можно заметно улучшить с помощью обыкновенной яичной скорлупы.

По материалам: electrik.info.

Зарядное li. Простой зарядник для литиевых аккумуляторов. Усовершенствование зарядного устройства для литиевых li — ion аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ?

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

  • LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
  • MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
  • LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
  • MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Как зарядить литиевый аккумулятор 12 вольт

Каждый литиевый аккумулятор представляет герметичное изделие цилиндрической, призматической формы, для Li-pol в мягкой упаковке. Все они имеют напряжение 3,6- 4,2 В и разную емкость, измеряемую в мА/ч. Если собрать последовательно 3 банки получится батарея с напряжением на клеммах 10,8 — 12,6 В. Емкость при последовательной зарядке, измеряется по самому слабому литиевому аккумулятору в связке.

Как правильно заряжать литиевый аккумулятор 18650 или Pol на 12 вольт, нужно знать. Для возвращения прибору емкости необходимо использовать ЗУ с контроллером. Важно иметь в сборке РСМ для каждой банки, защиту от недо- и перезаряда. Другая схема незащищенных литиево-ионных аккумуляторов – установка РСВ – управляющей платы, лучше с балансирами, для равномерной зарядки банок.

На зарядном устройстве необходимо задать напряжение, под которым работает батарея, 12,6 В. На приборной доске устанавливается количество банок и ток зарядки, равный 0,2- 0,5 С.

Как заряжать, предлагаем посмотреть видео, способ зарядки для 2, 3 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Используется бюджетное зарядное устройство.

Варианты зарядки литий-ионных литиево-полимерных аккумуляторов:

  • Зарядное устройство приобретаемое в комплекте с прибором.
  • Использовать разъем USB от электронной техники – компьютера. Здесь можно получить ток 0,5 А, зарядка будет долгой.
  • От прикуривателя, купив переходник с набором портов. Выбрать тот, что соответствует параметрам батареи на 12 В.
  • Универсальное зарядное устройство «лягушка» с доком для установки гаджета. Как заряжать? Есть панель индикации заряда.

Специалисты советуют использовать для зарядки литиевых аккумуляторов штатное зарядное, остальные – только в форс-мажорных обстоятельствах. Однако, как зарядить литиевый аккумулятор без штатного зарядного устройства, нужно знать.

Как заряжать литиевые аккумуляторы шуруповерта

Шуруповерт на литиевых аккумуляторах почти всегда апгрейд. Если с Ni-Cd элементами были одни требования к зарядке, теперь они стали противоположными. В первую очередь нужно приобрести или собрать зарядник, именно для энергоемких литиевых аккумуляторов шуруповерта с форм фактором 18650. Схема зарядки применяется из двух этапов CC/CV.

Зарядка литиевого аккумулятора шуруповерта оптимальна, когда остается 20-50 % емкости – одна палочка на индикаторе. Чем чаще заряжать, тем стабильнее напряжение на клеммах и длиннее жизнь источника энергии. Чем ровнее напряжение на клеммах, тем больше циклов выдержит литиевый аккумулятор шуруповерта.

Если в шуруповерте 2 аккумулятора, один снимите, зарядите на 50-60 % и держите в резерве. Но второй заряжайте всегда по окончании работы, даже на 10 %. Лучшая температура для заряда +15-25 0 С. При минусе батарея шуруповерта не зарядится, но работать до -10 0 может.

Как заряжать литиевый аккумулятор шуруповерта зарядным устройством, зависит от схемы сбора батареи из банок. В любом случае, напряжение на ЗУ должно быть равно заявленному для прибора, а сила тока 0,5 С на первом этапе. На втором, напряжение клеммное стабильно, а сила тока падает, вплоть до окончания процесса.

Сколько заряжать литиевый аккумулятор

Время зарядки аккумуляторов определяется процессом восстановления емкости. Различают полный и частичный заряд.

Емкость измеряется в ампер-часах. Это значит, если подать заряд, численно равный емкости, то за час на клеммах создастся нужное напряжение, а запас энергии будет 70-80 %. Если емкость измеряется в единицах С, при быстрой зарядке следует подавать ток 1С-2С. Время быстрой зарядки около часа.

Для полного цикла зарядки батарей из нескольких элементов, соединенных последовательно, используют 2 этапа – CC/CV. Этап СС длится, пока на клеммах не появится напряжение, равное рабочему, в вольтах. Второй этап: при стабильном напряжении подается в банку ток, но с увеличением емкости, он стремится к нулю. Время заряда занимает около 3 часов, независимо от емкости.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка «Кулон».

Собираем простое зарядное для Литий-ионных аккумуляторов, практически из хлама.


Накопилось у меня большое количество аккумуляторов от ноутбучных аккумуляторов, формата 18650. Обдумывая как их заряжать, я решил не заморачиваться с китайскими модулями, да и закончились они у меня к тому времени. Решил собрать воедино две схемы. Датчик тока и плата BMS с аккумулятора мобильного телефона. Проверено на практике. Хоть и схема примитивная, но она работает и успешно, ни одного аккумулятора не пострадало.

Схема зарядного устройства

Материалы и инструменты

  • шнур USB;
  • крокодильчики;
  • плата защиты BMS;
  • пластиковое яйцо от киндера;
  • два светодиода разного цвета;
  • транзистор кт361;
  • резисторы на 470 и 22 ома;
  • двухватный резистор 2.2 ома;
  • один диод IN4148;
  • инструменты.

Изготовление зарядного устройства

Шнур USB разбираем и снимаем разъем. У меня это от какого-то аипада.


К крокодилам припаиваем провода.


Глубокую часть пластикового киндера утяжеляем, я залил гайку М6 термоклеем.


Спаиваем нашу простую схемку. Все сделано навесным монтажом и распаяно на плате BMS. Светодиод я применил сдвоенный, но можно два одноцветных. Транзистор выпаял из старой советской радио-аппаратуры.


Провода продеваем в отверстие второй, мелкой, половинке пластикового киндера. Припаиваем схему.


Все компактно запихиваем в пластиковое яйцо. Для светодиода делаем отверстие.


Подключаем к USB порту пк или китайской зарядке, у них тока все равно мало.
Во время зарядки горит оранжевым цвет. Т.е. горят оба светодиода.

Когда заряд окончен, горит зеленый, тот который подключен через диод IN4148.
Можно проверить схему, отключив от аккумулятора, загорится светодиод зеленого цвета, свидетельствующий об окончании заряда.

Цель этой статьи — научиться использовать обычные лабораторные блоки питания для зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей, когда нет специального зарядного устройства. Такие АКБ очень распространены, вот только купить ЗУ для его грамотной зарядки может (или хочет) не каждый, часто заряжая их обычными регулируемыми БП. Давайте рассмотрим как это нужно делать.

Возьмём для примера литий-ионный аккумулятор от Panasonic ncr18650b на 3.6 V 3400 mah. Сразу предупредим, что зарядка этого типа аккумуляторов является довольно опасной, если сделать это неправильно. Некоторые образцы издевательства выдерживают, а некоторые китайские «сверхэкономные» не обладают защитами и могут взорваться.

АКБ с протекцией

Защищенный аккумулятор должен иметь следующие элементы защиты:

  • PTC , защита от перегрева и, косвенно, по току.
  • CID , клапан давления, отключит ячейку, если давление высокое внутри, что может возникнуть из-за слишком мощной зарядки.
  • PCB , плата защиты от чрезмерной разрядки, сброс выполняется автоматически или при помещении в зарядное устройство.

На приведенном выше рисунке показано, как устроена защита банки. Эта конструкция используется для любого типа современных защищённых литий-ионных батарей. PTC и клапан давления не будет видно, так как он является частью оригинальной батареи, но все остальные части защиты можно разглядеть. Ниже показаны варианты исполнения электронных защитных модулей, которые встречаются в стандартных круглых Li-Ion АКБ наиболее часто.

Зарядка лития

Вы можете найти типовую схему и принцип зарядки на ncr18650b батареи в даташите. Согласно документации, ток зарядки 1600 мA и напряжение 4.2 вольт.

Сам процесс состоит из двух этапов, первый — это постоянный ток, где необходимо задать значение в 1600 мA постоянного тока, а когда напряжение батареи достигает 4.20 V, начнется вторая стадия — постоянное напряжение. На этой стадии ток будет немного падать, и от ЗУ будет поступать около 10% от зарядного тока — это около 170 мА. Данное руководство относится ко всем литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам не только 18650 типа.

Вручную трудно выставлять и поддерживать на обычном блоке питания указанные выше режимы, поэтому лучше всё-таки использовать специальные микросхемы, предназначенные для автоматизации процесса заряда (схемы смотрите в этом разделе). Как крайний случай, можно заряжать стабильным током в 30-40% полной (паспортной) ёмкости АКБ, пропустив второй этап, но это несколько уменьшит ресурс элемента.

Схемы зарядных устройств

elwo.ru

Схемы индикаторов разряда li-ion аккумуляторов для определения уровня заряда литиевой батареи (например, 18650)

Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.

И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений — от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.

Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать контроллеры разряда.

Вариант №1

Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:

Разберем, как она работает.

Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.

Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.

Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.

Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный — чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.

Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.

Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом — переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:

Вариант №2

В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.

Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).

Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:

Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.

Вариант №3

А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:
Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).

Вариант №4

Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.

При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.

В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.

Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше — тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.

Вариант №5

На трех транзисторах:

Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко — между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации — 3 мА, при выключенном светодиоде — 0.3 мА.

Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:

С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 — разрешено, 0 — запрещено.

Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.

Вариант №6

Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.

Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.

Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:

*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.

Вариант №7

Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector’ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.

Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.

Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.

Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.

Вот еще несколько вариантов на выбор:

  • на 3.08V: TS809CXD, TCM809TENB713, MCP103T-315E/TT, CAT809TTBI-G;
  • на 2.93V: MCP102T-300E/TT, TPS3809K33DBVRG4, TPS3825-33DBVT, CAT811STBI-T3;
  • серия MN1380 (или 1381, 1382 — они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка «1» в обозначении микросхемы — MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.

Также можно взять советский аналог — КР1171СПхх:

В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:

Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.

Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения — чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:

Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую «моргалку» на двух биполярных транзисторах.

Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:

Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.

Вариант №8

Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:

Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза — коротка вспышка — опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений — в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом — всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.

Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.

Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.

Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы — инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.

Вариант №9

Схема на 74HC04.

Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 — 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.

Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.

Вариант №10

Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914:

Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4.2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.

Подключив 9-ый вывод микросхемы на «землю», можно перевести ее в режим «точка». В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.

В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения , т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.

Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.

Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!

Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:

Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.

Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.

Вариант №11

Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339.

Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).

Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.

Вариант №12

Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.

Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.

Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.

Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.

Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке.

Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.

Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В - светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).

Вариант №13

Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют контроллерами заряда-разряда), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.

Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.

Внимание!!! Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).

Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:

Микросборка 8205 — это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.

Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.

Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.

Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.

Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.

Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.

Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд.

Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот — в качестве индикатора заряда.

electro-shema.ru

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях


Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы.
При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше - 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.
Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.
Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.
Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

Основные характеристики литиевых аккумуляторов

Есть два основных типа литиевых аккумуляторов: Li-ion и Li-polymer.
Li-ion - литий-ионная батарея, Li-polymer - литий-полимерная батарея.
Отличие их в технологии изготовления. Li-ion имеют жидкий или гелевый электролит, а Li-polymer - твердый.
Это отличие повлияло на диапазон рабочих температур, немного на напряжение и на форму корпуса, которую можно придать готовому изделию. Ещё - на внутреннее сопротивление, но тут много зависит от качества изготовления.
Li-ion: -20 … +60°C; 3,6 V
LI-polymer: 0 .. +50°С; 3,7 V
Для начала надо разобраться, что это за вольты такие.
Производитель пишет нам 3,6 V, но это среднее напряжение. Обычно в даташитах пишут диапазон рабочих напряжений 2,5 V … 4,2 V.
Когда я первый раз столкнулся с литиевыми аккумуляторами, то долго изучал даташиты.
Ниже представлены их графики разряда при разных условиях.

Рис. 1. При температуре +20°C


Рис. 2. При разных температурах эксплуатации

Из графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.
На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V - они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

Схема защиты аккумулятора от сверхразряда

Бывает, попадаются аккумуляторы без защиты, тогда приходится собирать самому. Сложности это не представляет. Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем. Во-вторых, кажется есть собранные модули у китайцев.

А в-третьих, мы рассмотрим, что можно собрать по теме из подножных материалов. Ведь не у всех есть в наличии современные чипы или привычка отовариваться на АлиЭкспресс.
Я пользуюсь вот такой суперпростой схемой многие годы и ни разу аккумулятор не вышел из строя!


Рис. 3.
Конденсатор можно не ставить, если нагрузка не импульсная и стабильно потребляющая. Диоды любые маломощные, их количество надо подобрать по напряжению отключения транзистора.
Транзисторы я применяю разные, в зависимости от наличия и тока потребления устройства, главное чтоб напряжение отсечки было ниже 2,5 V, т.е. чтоб он открылся от напряжения аккумулятора.

Настраивать схему лучше на монтажке. Берём транзистор и подавая на затвор напряжение через резистор сопротивлением 100 Ом … 10 К, проверяем напряжение отсечки. Если оно не более 2,5 V, то экземпляр годен, далее подбираем диоды (количество и иногда тип), чтобы транзистор начинал закрываться при напряжении примерно 3 V.
Теперь подаем напряжение от БП и проверяем чтобы схема срабатывала при напряжении примерно 2,8 - 3 V.
Иными словами, если напряжение на аккумуляторе опустится ниже порогового, которые мы установили, то транзистор закроется и отключит нагрузку от питания, предотвратив тем самым вредный глубокий разряд.

Особенности процесса зарядки литиевого аккумулятора

Что ж, наш аккумулятор разрядился, теперь пора его безопасно зарядить.
Как и с разрядкой, с зарядкой тоже не всё так просто. Максимальное напряжение на банке должно быть не более 4,2 V ±0.05 V! При превышении этого значения литий переходит в металлическое состояние и может произойти перегрев, возгорание и даже взрыв аккумулятора.

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму: заряд от источника постоянного напряжения 4.20 Вольт на элемент, с ограничением тока в 1С.
Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С, аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов.
К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда, не хуже ±0.01 Вольт на банку.

Обычно схема ЗУ имеет обратную связь - автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому. Как только это напряжение становится равно 4.2 Вольтам (для описываемого аккумулятора), больше поддерживать ток в 1С нельзя - далее напряжение на аккумуляторе возрастёт слишком быстро и сильно.

В этот момент аккумулятор заряжен обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток требуется снизить. Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим.
При снижении этого тока до 30-10 мА аккумулятор считается заряженным.

Для иллюстрации всего вышеописанного привожу график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:


Рис. 4.
В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7 А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8 В до 4.2 В.
Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время - всего 30%.

«С» значит Capacity

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).
Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 Ч емкость аккумулятора)/h или (0.1 Ч емкость аккумулятора)/h соответственно.

Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5 Ч 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

У китайцев можно заказать по почте с бесплатной доставкой модули зарядных устройств. Модули контроллера зарядки TP4056 с гнездом мини-USB и защитой можно взять очень недорого.

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

Схема простого зарядного устройства на LM317


Рис. 5.
Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

Схема простого зарядного устройства на LTC4054


Рис. 6.
Можно выпаять контролер заряда LTC4054 из старого сотового телефона, к примеру, Samsung (C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).

Рис. 7. У этого мелкого 5-ногого чипа маркировка «LTH7» или «LTADY»

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

I=1000/R,
где I - ток заряда в Амперах, R - сопротивление резистора в Омах.

Индикатор разрядки литиевого аккумулятора

Вот простая схема, которая зажигает светодиод, когда батарея разряжена и её остаточное напряжение близко к критическому.

Рис. 8.
Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.

Нюанс долговечности

Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более.

Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности.
1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку.
2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора.
3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку.
5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора.
7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных - к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и ак

datagor.ru

Плата защиты Li-ion вместо зарядного устройства?

На форумах частенько советуют использовать плату защиты от какого-либо литиевого аккумулятора (или, как ее еще называют, PCB-модуль) в качестве ограничителя заряда. То есть сделать зарядное устройство для литий-ионного аккумулятора из платы защиты.

Логика такова: по мере заряда напряжение на Li-ion аккумуляторе возрастает и как только оно достигнет определенного уровня, плата защиты сработает и прекратит зарядку.

Этот принцип, например, применен в схеме зарядки для фонарика, которая то и дело всплывает в интернетах:

На первый взгляд данное решение выглядит вполне логично, не так ли? Но если копнуть немного глубже, то оказывается минусов гораздо больше, чем плюсов.

Мы не будем заострять внимание на том, что в качестве источника зачем-то выбран 8-вольтовый блок питания. Уверен, это сделано для того, чтобы на R1 рассеивалось целых 10 Вт мощности. Резистор будет греть вашу квартиру долгими зимними вечерами.

Вместо этого присмотримся к значению порогового напряжения, при котором срабатывает защита от перезаряда. Элементом, задающим этот порог, является специализированная микросхема.

Первый минус

В платах защиты применяют микросхемы разных типов (подробнее об этом читайте в этой статье), наиболее распространенные из них представлены в таблице:

Нормальным значением, до которого заряжают литий-ионный аккумулятор является 4.2 Вольта. Однако, как можно видеть из таблицы, большинство микросхем заточены под несколько… эээ… завышенное напряжение.

Это объясняется тем, что платы защиты рассчитаны на срабатывание при возникновении аварийной ситуации для предотвращения закритических режимов работы аккумулятора. Таких ситуаций при нормальной эксплуатации батарей вообще быть не должно.

Редкие перезаряды литиевого аккумулятора до напряжения, например, 4.35В (микросхема SA57608D), наверное, не приведут к каким-либо фатальным последствиям, но это не означает, что так будет всегда. Кто знает, в какой момент это приведет к выделению металлического лития из гелевого электролита, ведущего к неизбежному замыканию электродов и выходу аккумулятора из строя?

Уже одного этого обстоятельства достаточно чтобы отказаться от использования плат защиты в качестве контроллера зарядного устройства. Но если вам этого мало, читайте дальше.

Второй минус

Второй момент, на который обычно мало кто обращает внимание — это кривая заряда Li-ion аккумуляторов. Давайте освежим ее в памяти. На графике ниже показан классический профиль заряда CC/CV, что расшифровывается как Constant Current / Constant Voltage (постоянный ток/постоянное напряжение). Такой способ заряда уже стал стандартом и большинство нормальных зарядных устройств старается его обеспечивать.

Если внимательно посмотреть на график, то можно заметить, что при напряжении на аккумуляторе в 4.2В, он еще не набрал свою полную емкость.

В нашем примере, максимальная емкость аккумулятора равна 2.1А/ч. В тот момент, когда напряжение на нем станет равным 4.2 Вольта, он оказывается заряжен всего лишь до 1.82 А/ч, что составляет 87% от своей макс. емкости.

И именно в этот момент плата защиты сработает и прекратит зарядку.

Даже если ваша плата сработывает при 4.35V (предположим, она собрана на микросхеме 628-8242BACT), это не изменит ситуацию коренным образом. Из-за того, что ближе к окончанию зарядки напряжение на аккумуляторе начинает возрастать очень быстро, разница в набранной емкости при 4.2В и 4.35В едва ли составит более нескольких процентов. А при использовании такой платы вы еще и сокращаете срок службы аккумулятора.

Выводы

Итак, резюмируя все вышесказанное, можно смело утверждать, что применять платы защиты (PCM-модули) вместо зарядки для литиевых аккумуляторов крайне нежелательно.

Во-первых, это приводит к постоянному превышению пределельно допустимого напряжения на аккумуляторе и, соответственно, снижению срока его службы.

Во-вторых, из-за особенностей процесса зарядки li-ion, применение платы защиты в качестве контроллера заряда не позволит использовать полную емкость литий-ионного аккумулятора. Заплатив за аккумуляторы емкостью 3400 мА/ч, вы сможете использовать не более 2950 мА/ч.

Для полноценной и безопасной зарядки литиевых аккумуляторов лучше всего применять специализированные микросхемы. Наиболее популярной на сегодняшний день является TP4056. Но с этой микросхемой нужно быть осторожным, она не имеет защиты от дурака переполюсовки.

Схема зарядного устройства на микросхеме TP4056, а также другие проверенные схемы зарядников для Li-ion аккумуляторов мы рассматривали в этой статье.

Пользуйтесь литиевыми аккумуляторами правильно, не нарушайте рекомендованные производителем режимы заряда и они выдержат не менее 800 циклов заряд/разряд.

Помните, что даже при самой идеальной эксплуатации, литий-ионные аккумуляторы подвержены деградации (необратимой потери емкости). Также они имеют довольно большой саморазряд, равный примерно 10% в месяц.

electro-shema.ru

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует . Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки — сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде — это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 — шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 — это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 — датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А — это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology — AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора — FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, — от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы — вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки — порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме — порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor — контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET’ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда — 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 — 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6×4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты — в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда — это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV — постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество «заливаемой» в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу — при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

electro-shema.ru

Литиевые аккумуляторы 18650 — особенности эксплуатации, напряжение и методы зарядки

Сложно найти область, где нет приборов, работающих на электрической энергии. Мобильные источники представляют аккумуляторы и одноразовые батарейки, питающие потребителя за счет превращения химической энергии в электрическую. Литий-ионные аккумуляторы представляют электронные пары с активными компонентами, содержащими соли лития. По форме аккумулятор напоминает одноразовую пальчиковую батарейку, но несколько большего размера, имеет сотни циклов зарядки, относится Li-ion аккумуляторам 18650.

Устройство li-ion аккумулятора 18650

Производство литий-ионных аккумуляторов основано на площадках компаний Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB . Другие фирмы покупают элементы, переупаковывают их, выдавая за собственную продукцию. Они еще и пишут на термоусадочной пленке недостоверную информацию об изделии. В настоящий момент нет литий-ионных аккумуляторов 18650 емкостью выше 3600 мА-ч.

Основное отличие аккумуляторов от батарей в возможности многократной перезарядки. Все батарейки рассчитаны на напряжение 1,5 В, у изделия li-ion на выходе 3,7 В. Форм фактор 18650 означает, литиевый аккумулятор длиной 65 мм, диаметром 18 мм.

Характеристики рабочего режима литиевого аккумулятора 18650:

  • Максимальное напряжение 4,2 В, причем даже незначительная перезарядка значительно сокращает срок службы.
  • Минимальное напряжение 2,75 В. При достижении 2,5 В требуются особые условия восстановления емкости, При напряжении на клеммах2,0 В заряд не восстанавливается.
  • Минимальная рабочая температура -20 0 С. Зарядка при минусовой температуре не возможна.
  • Максимальная температура +60 0 С. При более высокой температуре можно ожидать взрыва или загорания.
  • Емкость измеряется Ампер/часах. Полностью заряженный аккумулятор емкостью 1 А/ч может выдать 1А тока в течение часа, 2 А продолжительностью 30 минут или 15 А на протяжении 4 минут.

Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650

Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.

Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

  1. ICR катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
  2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
  3. INR катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
  4. NCR специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы - I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Как проверить литиевый аккумулятор 18650

Если покупая дорогой прибор, вы сомневаетесь в правдивости информации на корпусе, есть способы проверки. Кроме специальных измерителей можно использовать подручные средства.

  • У вас есть зарядное устройство, можно засечь время полной зарядки определенной силой тока. Произведение времени на силу тока выявит приблизительную емкость li-ion аккумулятора.
  • Вам поможет интеллектуальное зарядное устройство. Оно покажет и напряжение, и емкость, но стоит прибор дорого.
  • Подключите фонарик, замерьте силу тока, и ждите, когда светоч потухнет. Произведение времени на силу тока дает емкость тока в А/ч.

Определить мощность аккумулятора можно по весу: литиевый аккумулятор 18650 емкостью 2000мА/ч должен весить 40 г. Чем выше емкость, тем больше вес. Но бракоделы научились подсыпать песок в корпус, для тяжести.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650

Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.

Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.

Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650

В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.

Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.

Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.

Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank. Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость.

Восстановление li-ion аккумулятора 18650

Если АКБ отказывается работать, это может проявиться так:

  • Источник энергии быстро разряжается.
  • Аккумулятор сел и не заряжается вообще.

Быстро разрядиться может любой источник, если емкость пропала. Именно этим страшен перезаряд и глубокий разряд, от которых ставится защита. Но нет спасения от естественного старения, когда хранение на складе ежегодно снижает емкость банок. Способов регенерации нет, только замена.

Что делать, если аккумулятор не заряжается после глубокого разряда? Как восстановить li-ion 18650? После отключения аккумулятора контроллером, в нем еще есть запас энергии, способный выдать 2.8-2.4 В напряжения на полюсах. Но зарядное устройство не распознает заряд до 3,0В, ему все, что ниже, то и ноль. Можно ли разбудить аккумулятор, запустить химическую реакцию вновь? Что нужно сделать, чтобы поднять заряд li-ion 18650 до 3,1 -3,3В? Нужно использовать способ «толкнуть» аккумулятор, дать ему необходимый заряд.

Не вдаваясь в расчеты, используйте предложенную схему, смонтировав ее с резистором 62 Ом (0,5Вт). Здесь использован блок питания на 5 В.

Если резистор греется, на литиевом аккумуляторе ноль, значит, есть КЗ или неисправен модуль защиты.

Как восстановить литиевый аккумулятор 18650, используя универсальное ЗУ? Выставить ток заряда 10 мА, и выполнить предзарядку, как написано в инструкции к прибору. После поднятия напряжения до 3,1 В зарядить в 2 этапа по схеме SONY.

Какие литиевые аккумуляторы 18650 лучше на Али Экспресс

Если для вас важна стоимость и качество литиевого аккумулятора 18650, воспользуйтесь ресурсом AliExpress. Здесь много товара, от разных производителей. Искомый аккумулятор пользуется спросом, его любят подделывать. Поэтому необходимо знать основные отличия хорошей модели от реплики.

Критично отнеситесь к указанной емкости. Только лучшие производители добились 3 600 А/ч, средние имеют показатель 3000-3200 А/ч. Защищенный аккумулятор больше на 2-3 мм в длину и чуть толще незащищенного. Но если вы собираете батарею, защита не нужна, не переплачивайте.

Добротные изделия и здесь стоят дороже. Учтите, что Ultrafire обещает 9000 мА/ч, но на деле оказывается в 5-10 раз ниже. Лучше использовать товар от проверенного производителя, стараться покупать всегда одну и ту же марку аккумулятора.

Предлагаем посмотреть порядок восстановления литиевого аккумулятора 18650

batts.pro

Простая зарядка Li-ion аккумуляторов - IT-блог

Привет. Есть у меня замечательный китайский фонарик с линзой. Светит отлично. Работает на одном Li-ion аккумуляторе форм-фактора 18650. Не так давно досталось мне несколько таких же живых аккумуляторов 18650 от сдохшей ноутбучной батареи. Так как аккумов стало много, надо было что-то делать с зарядкой этого хозяйства. Штатная зарядка от фонарика показалась мне очень подозрительной и неудобной. Откидная вилка для включения в сеть 220 короткая и не в каждую розетку подойдет, да еще и постоянно выпадает из настенной розетки. Шлак короче. В связи с тем что в последнее время руки чешутся что-то попаять, то очень захотелось мне намутить зарядку собственную.
Чуть погуглил и нашел дешевенький китайский контроллер заряда Li-ion аккумуляторов с минимумом обвеса.
В общем взят был за основу QX4054 в корпусе SOT-23-5. Даташит на китайском внизу поста. Есть похожие контроллеры от Linear Technology LT4054 , но ценник на них мне показался не гуманным да и где купить их в Украине я не нашел.(

Что умеет. Судя из того что удалось выяснить из даташита, умеет заряжать аккумуляторы током до 800mA и путем гашения подцепленого к нему светодиода отображать окончание зарядки. Заканчивает процесс заряда аккумулятора при достижении напряжения 4.2Вольт либо есть зарядниый ток опустился до 25mA.

Такая вот букашенция. Привожу примерное описания выводов контроллера:

VCC - Понятно. Питание 4,5 - 6,5 Вольт.
GND - Общий вывод. То есть «земля».
PROG - Вывод для программирования тока заряда.
CHRG - Индикация окончания заряда.
BAT - Поключение плюсового вывода батареи.

Скажу стразу, что в процессе работы QX4054 греется достаточно сильно. Поэтому при расчете тока заряда, я выбрал значение 500mA. Номинал резистора при этом составляет 2кОм.
Формула для расчета очень простая и есть в даташите, но приведу ее и здесь.
I bat = (V prog /R prog )*1000

Где:
I bat - ток заряда в Амперах.
V prog - Берется из даташита и равно 1В
R prog - Сопротивление резистора в Омах.

Подставляем наши 0.5 Ампера: R prog = (V prog /0.5)*1000.
Итого 2000 Ом. Меня это устраивает.
К сожалению этот контроллер не имеет защиты от неправильного включения аккумулятора, и если в рабочем состоянии перепутать полярность подключаемого аккумулятора, то QX4054 за секунду превращается в дым. Поэтому пришлось чуть доработать типовую схему включения. От идеи защитного диода пришлось отказаться, так как я побоялся что падение напряжения на диоде в 0.5 вольта приведет к перезаряду или же каким-то другим последствиям. Поэтому пошел путем включения защитного диода и самовосстанавливающегося предохранителя.
Не знаю насколько такой вариант технически правилен, но он спасает контроллер от выгорания. Плюс есть индикация ошибки подключения. Собственно схема ниже.

Печатку разводил под свой отсек для батарей 18650. Так что для заряда батарей в других форматах, перерисовывайте для себя. Печатная плата в diptrace без заливки:

С заливкой:

Вид сверху:

Травим платку, любым удобным для вас способом. Я, как обычно, делаю печатки при помощи пленочного фоторезиста.

Собираем.Вид почти готовой зарядки без корпуса. В наладке зарядка не нуждается. Правильно собранное устройство работает сразу. Подключаем источник питания 5В, вставляем разряженый аккумулятор и наблюдаем процесс зарядки.

При ошибочном подключении аккумулятора, загорается красный светодиод ошибки.

Осталось подыскать или склеить корпус для зарядки, и можно спокойно эксплуатировать. В качестве корпуса планирую использовать пластик из сгоревшего ноутбучного блока питания.
Если не полениться и добавить в схему линейный стабилизатор типа LM7805, то получится более универсальная зарядка с возможностью использовать различные блоки питания от 6 до 15 вольт. Если придется делать себе еще одну то пожалуй сделаю с LM7805.

Понравились мне мелкие микросхемы для простых зарядных устройств. покупал я их у нас в местном оффлайн магазине, но как назло они там закончились, их долго везли откуда то. Глядя на эту ситуацию, я решил заказать себе их небольшим оптом, так как микросхемы довольно неплохие, и в работе понравились.
Описание и сравнение под катом.

Я не зря написал в заголовке про сравнение, так как за время пути собачка могла подрасти микрухи появились в магазине, я купил несколько штук и решил их сравнить.
В обзоре будет не очень много текста, но довольно много фотографий.

Но начну как всегда с того, как мне это пришло.
Пришло в комплекте с другими разными детальками, сами микрухи были упакованы в пакетик с защелкой, и наклейкой с названием.

Данная микросхема представляет собой микросхему зарядного устройства для литиевых аккумуляторов с напряжением окончания заряда 4.2 Вольта.
Она умеет заряжать аккумуляторы током до 800мА.
Значение тока устанавливается изменением номинала внешнего резистора.
Так же она поддерживает функцию заряда небольшим током, если аккумулятор сильно разряжен (напряжение ниже чем 2.9 Вольта).
При заряде до напряжения 4.2 Вольта и падении зарядного тока ниже чем 1/10 от установленного, микросхема отключает заряд. Если напряжение упадет до 4.05 Вольта, то она опять перейдет в режим заряда.
Так же имеется выход для подключения светодиода индикации.
Больше информации можно найти в , у данной микросхемы существует гораздо более дешевый .
Причем он более дешевый у нас, на Али все наоборот.
Собственно для сравнения я и купил аналог.

Но каково же было мое удивление когда микросхемы LTC и STC оказались на вид полностью одинаковыми, по маркировке обе - LTC4054.

Ну может так даже интереснее.
Как все понимают, микросхему так просто не проверить, к ней надо еще обвязку из других радиокомпонетов, желательно плату и т.п.
А тут как раз товарищ попросил починить (хотя в данном контексте скорее переделать) зарядное устройство для 18650 аккумуляторов.
Родное сгорело, да и ток заряда был маловат.

В общем для тестирования надо сначала собрать то, на чем будем тестировать.

Плату я чертил по даташиту, даже без схемы, но схему здесь приведу для удобства.

Ну и собственно печатная плата. На плате нет диодов VD1 и VD2, они были добавлены уже после всего.

Все это было распечатано, перенесено на обрезок текстолита.
Для экономии я сделал на обрезке еще одну плату, обзор с ее участием будет позже.

Ну и собственно изготовлена печатная плата и подобраны необходимые детали.

А переделывать я буду такое зарядное, наверняка оно очень известно читателям.

Внутри него очень сложная схема, состоящая из разъема, светодиода, резистора и специально обученных проводов, которые позволяют выравнивать заряд на аккумуляторах.
Шучу, зарядное находится в блочке, включаемом в розетку, а здесь просто 2 аккумулятора, соединенные параллельно и светодиод, постоянно подключенный к аккумуляторам.
К родному зарядному вернемся позже.

Спаял платку, выковырял родную плату с контактами, сами контакты с пружинами выпаял, они еще пригодятся.

Просверлил пару новых отверстий, в среднем будет светодиод, отображающий включение устройства, в боковых - процесс заряда.

Впаял в новую плату контакты с пружинками, а так же светодиоды.
Светодиоды удобно сначала вставить в плату, потом аккуратно установить плату на родное место, и только после этого запаять, тогда они будут стоять ровно и одинаково.

Плата установлена на место, припаян кабель питания.
Собственно печатная плата разрабатывалась под три варианта запитки.
2 варианта с разъемом MiniUSB, но в вариантах установки с разных сторон платы и под кабель.
В данном случае я сначала не знал, какбель какой длины понадобится, потому запаял короткий.
Так же припаял провода, идущие к плюсовым контактам аккумуляторов.
Теперь они идут по раздельным проводам, для каждого аккумулятора свой.

Вот как получилось сверху.

Ну а теперь перейдем к тестированию

Слева на плате я установил купленную на Али микруху, справа купленную в оффлайне.
Соответственно сверху они будут расположены зеркально.

Сначала микруха с Али.
Ток заряда.

Теперь купленная в оффлайне.

Ток КЗ.
Аналогично, сначала с Али.

Теперь из оффлайна.



Налицо полная идентичность микросхем, что ну никак не может не радовать:)

Было замечено, что при 4.8 Вольта ток заряда 600мА, при 5 Вольт падает до 500, но это проверялось уже после прогрева, может так работает защита от перегрева, я еще не разобрался, но ведут себя микросхемы примерно одинаково.

Ну а теперь немного о процессе зарядки и доработке переделки (да, даже так бывает).
С самого начала я думал просто установить светодиод на индикацию включенного состояния.
Вроде все просто и очевидно.
Но как всегда захотелось большего.
Решил, что будет лучше, если во время процесса заряда он будет погашен.
Допаял пару диодов (vd1 и vd2 на схеме), но получил небольшой облом, светодиод показывающий режим заряда светит и тогда, когда нет аккумулятора.
Вернее не светит, а быстро мерцает, добавил параллельно клеммам аккумулятора конденсатор на 47мкФ, после этого он стал очень коротко вспыхивать, почти незаметно.
Это как раз тот гистерезис включения повторной зарядки, если напряжение упало ниже 4.05 Вольта.
В общем после этой доработки стало все отлично.
Заряд аккумулятора, светит красный, не светит зеленый и не светит светодиод там, где нет аккумулятора.

Аккумулятор полностью заряжен.

В выключенном состоянии микросхема не пропускает напряжение на разъем питания, и не боится закоротки этого разъема, соответственно не разряжает аккумулятор на свой светодиод.

Не обошлось и без измерения температуры.
У меня получилось чуть более 62 градусов после 15 минут заряда.

Ну а вот так выглядит полностью готовое устройство.
Внешние изменения минимальны, в отличие от внутренних. Блок питания на 5 /Вольт 2 Ампера у товарища был, и довольно неплохой.
Устройство обеспечивает тока заряда 600мА на канал, каналы независимые.

Ну а так выглядело родное зарядное. Товарищ хотел попросить меня поднять в нем зарядный ток. Оно и родного то не выдержало, куда еще поднимать, шлак.

Резюме.
На мой взгляд, для микросхемы за 7 центов очень неплохо.
Микросхемы полностью функциональны и ничем не отличаются от купленных в оффлайне.
Я очень доволен, теперь есть запас микрух и не надо ждать, когда они будут в магазине (недавно опять пропали из продажи).

Из минусов - Это не готовое устройство, потому придется травить, паять и т.п., но при этом есть плюс, можно сделать плату под конкретное применение, а не использовать то, что есть.

Ну и в тоге получить рабочее изделие, изготовленное своими руками, дешевле чем готовые платы, да еще и под свои конкретные условия.
Чуть не забыл, даташит, схема и трассировка -

В прошлый раз я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых NiСd аккумуляторов шуруповерта на литий-ионные. Теперь остался вопрос зарядки этих аккумуляторов. Литий ионные аккумуляторы формата 18650 обычно могут заряжаться до напряжения 4,20 В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 милливольт потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может находится в пределах от 0,1С до 1С(С-емкость аккумулятора). Лучше выбрать это значение согласно даташиту на конкректный аккумулятор. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.


Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два этапа по методу CC/CV (constant current, constant voltage-постоянный ток, постоянное напряжение). Первый этап- должен обеспечен постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для аккумулятора с емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА.. Второй этап - зарядка аккумулятора постоянным напряжением, ток постоянно снижается. Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25 В. Процесс заряда будет законченным когда току падет до 0.05-0.01С.
На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.
Принимая во внимание вышесказанное применил готовые электронные модули с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.



Характеристики платы на XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 Ампер.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 Вольт.
Напряжение на входе: 5 В-32 Вольт.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток чуть меньше - до 3 Ампер.
Плату для управление зарядом литий-ионной батареи выбрана ранее. В качестве источника питания можно применить любой со следующими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 Вольт (для схемы 4S), ток не ниже 2-3 Ампер. В качестве первого примера построения зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 220\12 Вольт, 3 Ампера.



Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без прегруза 1,9 Ампер. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40 градусов Цельсия. Вполне неплохо-нормальный режим.


Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.


На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 Вольт(небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CCCV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.
Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 Вольт. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 Ампера, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43 градусов Цельсия, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.
Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.

У меня есть еще штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-кадмиевых аккумуляторов. Хотелось использовать это штатное зарядное чтобы заряжать и никель-кадмиевых аккумуляторы и литий-ионные.


Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CCCV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 Вольт, это вполне подходит для нашей зарядной платы. После подключил так же как и варианте с адаптером.


Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).
Саму плату CCCV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.



Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CCCV после диодного мостика выпрямителя.
Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Всем желаю здоровья и успехов в покупках и жизни.
Подробнее процесс работы с зарядным устройством для переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +27 Добавить в избранное Обзор понравился +28 +51

Как правильно заряжать аккумулятор? Зарядка аккумулятора | Заряд аккумуляторной батареи герметичной необслуживаемой



Правильная зарядка аккумулятора

 

Одним из наиболее важных условий корректной работы, хорошей отдачи и длительного срока службы аккумуляторной батареи является её правильный заряд. Это касается абсолютно всех аккумуляторов: будь то мощные промышленные большой емкости, либо же крошечные батарейки в Ваших мобильных. К сожалению, далеко не все пользователи знают, что есть правильная зарядка аккумулятора. Данная статья призвана помочь людям в этом вопросе и быть "руководством пользователя" при столкновении с задачей должным образом зарядить АКБ (аккумуляторную батарею).

Существует множество различных видов электрических аккумуляторов – для каждого из них характерны свои правила и особенности заряда. Все они подробно описаны в инструкциях по эксплуатации, обязательным образом поставляемых продавцом (по крайней мере мы так делаем всегда) вместе с аккумуляторной продукцией. Однако, бороздить инструкцию в поиске нужной информации не всегда удобно, да и не всегда, согласитесь, есть к тому желание. Посему, в данной статье мы обрисуем общие правила по правильной зарядке наиболее популярных и часто используемых в бытовых условиях аккумуляторов – свинцово-кислотных необслуживаемых герметичных АКБ (чаще всего это аккумуляторы для ИБП, аккумуляторы для электромобилей, электромоторов, для лодок, эхолотов, для сигнализации и связи и проч.) – AGM и гелевых аккумуляторов. Эти правила кое в чем справедливы и для автомобильных стартерных (обслуживаемых) АКБ, хоть процесс заряда таких аккумуляторов и имеет некоторые особенности.

Как заряжать аккумулятор?

Итак, давайте разберемся, что представляет из себя правильный заряд аккумуляторной батареи. Для начала хотим обратить внимание на одно общее правило, касающееся ВСЕХ БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЯ видов аккумуляторов, известных науке: чем меньше раз разряжается аккумулятор и чем менее глубоким является каждый отдельно взятый его разряд, тем большим будет срок его службы. Все мифы о том, что аккумулятор (какой бы он ни был!),  нужно каждый раз полностью разряжать, а затем полностью заряжать, и только так он прослужит максимально долго, а также утверждения "знатоков", что, мол, надо обязательно периодически разряжать аккумулятор, иначе он испортится – полная чушь! Если Вам предлагают купить аккумулятор и при этом рассказывают подобные "истории" – держитесь от таких продавцов и их продукции подальше. Для низкокачественных батарей, производимых из "грязного" вторсырья, отсутствие периодической "встряски" в виде разряда-заряда может действительно быть причиной быстрого выхода из строя (из-за того, что пластины данных АКБ чрезмерно загрязнены, и без "встрясок" данная "грязь" быстро обволакивает поверхность пластин и мешает нормальному прохождению процесса электролиза). Но для качественных аккумуляторов наиболее излюбленным является именно режим постоянного (буферного) подзаряда, при котором практически отсутствуют разряды, а сама АКБ постоянно пребывает под правильным напряжением.

Здесь надо учитывать также эффект памяти некоторых аккумуляторных батарей — в настоящий момент под эффектом памяти понимается обратимая потеря ёмкости, имеющая место в некоторых типах электрических аккумуляторов при нарушении рекомендованного режима зарядки, в частности, при подзарядке не полностью разрядившегося аккумулятора. Название связано с внешним проявлением эффекта: аккумулятор как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его ёмкость не была использована полностью, и при разряде отдаёт ток только до «запомненной границы». Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый аккумулятор.

Переходим ближе к делу. Чтобы правильно заряжать аккумулятор нужно понимать, в каком режиме он у Вас эксплуатируется.

Что такое буферный режим работы

Самый яркий пример буферного режима работы аккумулятора – ИБП (источник бесперебойного питания, он же UPS). В ИБП аккумуляторная батарея находится на постоянной подзарядке и отдает энергию лишь тогда, когда пропадает электричество в сети, а как только оно появляется, аккумулятор тут же подзаряжается. Это самый щадящий режим работы и именно в буферном режиме, как мы уже говорили, аккумуляторы служат дольше всего (например, наши батареи EverExceed серии ST, производимые по технологии AGM нового поколения, имеют срок службы в буферном режиме при Т=20оС – 12 лет).

Что такое циклический режим работы

Пример циклического режима использования АКБ – поломоечная машина, детский электромобиль в парке аттракционов, либо же система автономного электропитания с использованием альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветряков и т.д.). Аккумуляторы в этих приложениях разряжают-заряжают как минимум 1 раз в сутки. Такой режим  является наиболее суровым, и срок службы АКБ тут уже исчисляется не годами, а количеством циклов разряд-заряда (ну и их глубины, естественно). Упомянутые ранее аккумуляторы EverExceed серии ST могут обеспечить до 600 циклов глубокого 100% разряда (обычные же AGM-аккумуляторы – не более 280). Всегда очень удивляет, когда в приложениях с явно циклическим характером работы (те же системы электропитания на солнечных батареях, либо мобильные кофемашины) некоторые "умельцы" предлагают использование стартерных автомобильных аккумуляторов (аргумент – их дешевизна!). Уведомляем всех, кто столкнулся с подобным предложением: стартерные АКБ имеют тонкие пластины, они рассчитаны лишь на запуск двигателя и дальнейшую подзарядку от генератора, в циклическом же режиме с глубокими разрядами они не прослужат и пары месяцев – их пластины "посыпятся" и на этом эксперемент с "дешевым аналогом" будет завершен.

Как правильно заряжать аккумулятор в буферном режиме:

Всем известно, что номинальное напряжение одного элемента в свинцово-кислотных АКБ = 2 Вольта (отметим, что на практике оно обычно никогда не равняется строго 2 В, но для простоты применяется именно такое число). В быту наиболее часто используются аккумуляторные батареи напряжением 6 Вольт (3 элемента) и 12 Вольт (6 элементов). 

В буферном режиме напряжение заряда следует выставить на уровне 2,27 – 2,30 Вольт на элемент (то есть для 12-вольтового аккумулятора это 13,6 – 13,8 В, а для 6-вольтового – 6,8 – 6,9 В). Это подходит как для AGM, так и для гелевых батарей.

Ток заряда должен быть ограничен в величину, равную 30% от номинальной 10-часовой емкости аккумулятора, выраженную в Амперах (для гелевых аккумуляторов – 20%). Например, для батареи с емкостью С­10=100 Ач ограничение тока заряда должно составлять 30 А (для гелевых АКБ – 20 А).

Как правильно заряжать аккумулятор в циклическом режиме:

Напряжение заряда:

2,4 – 2,45 В/эл. (14,4 – 14,7 В на 12-вольтовую батарею или 7,2 – 7,35 В на 6-вольтовую) – для AGM-аккумуляторов;

2,35 В/эл (14,1 В на 12-вольтовую батарею или 7,05 В на 6-вольтовую) – для гелевых аккумуляторов.

Ток заряда:

20% от С10 (для батареи емкостью 100 Ач – это 20 А).

Сколько должен длиться заряд батареи

Продолжительность заряда зависит от изначальной заряженности (разряженности) батареи. Поначалу идет быстрый заряд (бустерный), но по мере насыщения потребляемый ток снижается, доходя до минимума при достижении полной заряженности АКБ. Критерий  полной заряженности – падение тока, который принимает аккумулятор, до  2 – 3 мА на каждый Ач емкости батареи (при буферном заряде). Например, для той же С­10=100 Ач батареи падение тока зарядки до 200 – 300 мА будет означать, что батарея почти полностью заряжена. Чтобы довести уровень заряда АКБ до 100%, следует продолжать зарядку таким милли-током еще около 1 часа. Обычно, полностью разряженная батарея заряжается за 10 часов в циклическом режиме или за 30-48 часов в буферном.

Следует учесть, что для полной зарядки аккумуляторной батареи ей следует сообщить примерно на 20% энергии больше, чем следует из понятия “номинальная емкость”. Это, как говорится, законы природы, и они едины для всех свинцово-кислотных да и других батарей, независимо от вида и производителя. Образно говоря, если батарею не "перенасытить", в ней не завершатся должные электрохимические процессы и дальнейшая отдача будет меньше.

Производить зарядку аккумуляторных батарей желательно при температуре окружающей среды 20 – 25оС.

При меньшей температуре заряжать необходимо более длительное время. Зарядка аккумулятора при температуре менее 0оС становится крайне нежелательной (ибо почти безрезультатна). Желательно также наличие функции термокомпенсации (изменения напряжения заряда в зависимости от температуры окружающей среды) на Вашем зарядном устройстве.
 

Таблица с основными параметрами правильной зарядки аккумуляторной батареи

 

БУФЕРНЫЙ РЕЖИМ

ЦИКЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Напряжение заряда

Для 12-в АКБ: 13,6-13,8 В

Для 6-в АКБ: 6,8-6,9 В

Для 12-в АКБ: 14,4-14,7 В

Для 6-в АКБ: 7,2-7,35 В

Ток заряда (не более!)

30% от емкости C10 (для гелевых АКБ – 20%)

20% от емкости C10

Предположительность заряда

30-48 часов

10-12 часов

Критерий заряженности

Падение потребляемого тока до 2-3 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током.

Падение потребляемого тока до 8-10 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током

 

Также даем ответ на вопрос пользователья по поводу режимов заряда "BULK", "ABSORBTION" и "FLOAT", присутствующих в некоторых ЗУ с интеллектуальной системой заряда:

  • В режиме BULK идет зарядка постоянным током, при этом напряжение на аккумуляторе постоянно растет до значения 2,4-2,45 В/эл;
  • В режиме ABSORPTION достигается максимальное напряжение, которое поддерживается постоянным, в то время как ток зарядки падает;
  • В режиме FLOAT напряжение плавно снижается до буферного (2,27В/эл.), ток остается минимальным. Это есть режим СОДЕРЖАНИЯ аккумулятора.

Выравнивающий заряд применяется, когда есть значительный разброс по напряжению на аккумуляторах (элементах или моноблоках) – более +/- 1%. Но такое бывает редко, по крайней мере для приличных АКБ. Кроме того, если батарея хоть изредка включается на разряд, а потом на заряд, то разброс в какой-то степени сглаживается. Если разброса нету – то и выравнивающий заряд производить нет смысла.


Более подробная информация по правильному заряду конкретных видов аккумуляторных батарей содержится в инструкциях по эксплуатации.
 

Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!


Зарядное устройство для гелевых, AGM и LiFePo4 аккумуляторов 12 В, 10 и 20 А, производства Victron Energy

Максимальный выходной ток, А: 20 или 10 (выбирается кнопкой)
Номинальное выходное напряжение, В:  12
Диапазон входных напряжений, В:   180 — 265
Зарядная характеристика: адаптивная, 4 стадии IUoUoS
Напряжение поглощения, В: 14.4 (Normal) / 14,7 (High) / 14,2(LiFePo4)
Напряжение в буферном режиме, В: 13.8 (Normal) / 13,8 (High) / 13,5(LiFePo4)
Напряжение в режиме хранения, В:  13.2 (Normal) / 13,2 (High) / 13,5(LiFePo4)
Напряжение и ток в режиме восстановления: максимум в течение 1 часа 16.2 В / 1,6 А (Normal Recondition), 16.5 В / 1,6 А (High Recondition), 
Рекомендуемая емкость батарей, Ач: 90 — 200
Поддерживаемые типы АКБ: AGM и гелевые (режим Normal), жидко-кислотные (режим High), LiFePo4 (режим Li-Ion)
Вентилятор охлаждения: с регулируемой скоростью в зависимости от температуры и нагрузки
Защита от короткого замыкания по выходу: есть, электронная
Защита от перегрузки по выходу: есть, электронная
Защита от перегрева: есть, электронная
Защита от перезаряда батареи:  есть, электронная
Защита от переполюсовки:  есть, предохранитель
Тип входных контактов:  кабель с вилкой, длиной 1,5 метра
Тип выходных контактов: зажимы для кабеля сечением до 13 мм2
Размеры, мм.: 235 x 108 x 65
Вес, кг: 1,3
Температура эксплуатации: от -20°C до +50°C
Влажность (без конденсата), %: 95

Как зарядить LiFePO4 аккумуляторы

Литий железо фосфатный аккумулятор (LiFePO4) – это фактически тот же популярный Li-ion, которым комплектуются современные мобильные устройства. Основное его отличие от более распространенного аналога, созданного по схожей технологии, состоит в способности выдерживать гораздо большее количество циклов разрядки/зарядки, что немаловажно в случае установки такой батареи на электротранспорт.

Достоинства литий-железофосфатных аккумуляторов

Литиевые феррофосфатные аккумуляторы не требуют полного разряда и могут быть заряжены заблаговременно, поскольку они отличаются минимальным самозарядом и хранятся практически без потерь.

Многие пользователи задаются вопросом, как зарядить LiFePO4 аккумуляторы, чтобы продлить их эксплуатацию. Существует несколько правил, о которых вы узнаете из материалов этой статьи. Для начала скажем, что литий-железо-фосфатный аккумулятор хоть и считается несколько капризным, все же обладает рядом неоспоримых достоинств перед теми же Ni MH образцами, и в первую очередь это:

  • длительный эксплуатационный период;
  • отсутствие чувствительности к частым разрядам и зарядам;
  • бесперебойная работа при различных температурах;
  • функционирование в жестких эксплуатационных условиях;
  • достойная емкость и отдача больших токов даже при максимальной разрядке;
  • быстрая зарядка.

Разумеется, чтобы такая АКБ смогла продемонстрировать свои лучшие качества, ей необходимо обеспечить грамотное использование, причем корректная зарядка LiFePO4 является едва ли не основным залогом успеха.

Как правильно зарядить литий-железо-фосфатный аккумулятор

Как говорилось ранее, литий-железо-фосфатный аккумулятор не должен разряжаться полностью, поэтому первая зарядка ячейки LiFePO4 осуществляется по мере необходимости в обычном режиме.

На вопрос, чем заряжать LiFePO4 аккумуляторы, ответ будет однозначным – только оригинальными ЗУ, специально предназначенными для данного типа батарей, на которых указано конечное напряжение зарядки. Не пытайтесь зарядить литий-железофосфатный аккумулятор устройствами для других типов накопителей, так как у LiFePo4 рабочее напряжение ниже, и при нарушении данного параметра батарея будет повреждена.

Заряд LiFePo4 батарей протекает в два этапа – вначале стабилизированным током до положенного напряжения, а затем при неизменном напряжении до минимального тока зарядки. Нельзя хранить такие аккумуляторы в разряженном состоянии, ведь падение напряжения в одной ячейке неизбежно приведет к снижению емкости АКБ в целом. Оптимальным значением номинального напряжения для литий-железофосфатных батарей является 3,2 Вольта на каждую ячейку.

При полном цикле разрядки/зарядки ресурс службы накопителя снижается, поэтому лучше не высаживать его полностью, а подзаряжать максимум в течение суток после использования, если нет возможности выполнить данную процедуру ранее.

Перед зарядкой батарею выдерживают несколько часов в помещении после эксплуатации при отрицательных температурах. Процесс зарядки LiFePo4 аккумуляторов выглядит так:

  • подсоединение батареи к зарядному устройству;
  • подключение зарядного устройства к электросети 220 В;
  • отключение ЗУ от сети, а затем от батареи после того, как индикатор заряда сменит красный цвет на зеленый.

Простые советы о том, каким током заряжать LiFePO4 и в какой последовательности выполнять данный процесс уберегут накопитель от поломок и продлят срок его службы, что, в свою очередь, избавит пользователей от дополнительных финансовых расходов.

Перейти в раздел аккумулятора LifePo4

Виды, Как выбрать и заряжать и как подобрать

Аккумулятор это необходимые элемент для любого транспортного средства, будь это автомобиль или мотоцикл. Обойтись без него нельзя, поскольку двигатель просто не заведется. Если с автомобильным аккумулятором все боле менее понятно, то выбрать батарею для мототехнике не так то просто.

На рынке можно встретить самые разные модели, причем АКБ может быть нескольких видов:

  • Кислотные (WET).
  • AGM батареи.
  • Гелевые.
  • Литий-ионные.

Каждый из этих агрегатов устроен по-своему, тем не менее принцип работы у всех схожий. Кроме того, у каждой батареи имеются свои сильные и слабые стороны. Рассмотрим каждый тип чуть более подробно.

Кислотные

Это стандартные мотобатареи, внутри которой залит жидкий кислотный электролит. Они отличаются невысокой стоимость и средней степенью надежности. Батарея способна исправно проработать от 3 до 5 лет.

Данная разновидность аккумуляторов для мотоцикла отличается от автомобильных аналогов тем, что поступают в продажу в сухозаряженном состоянии. Жидкий электролит обычно включен в комплект поставки.

В качестве электролита используется кислота, которая со временем испаряется. И ее пары как раз отрицательным образом воздействуют на провода и разъемы. К тому же страдает и сама рама, включая заднюю рессору. Иными словами, таким батареям присуще те же самые недостатки, которые есть у автомобильных аккумуляторов.

Обслуживания

Владельцу мотоцикла необходимо регулярно следить за уровнем электролита во всех банках и при необходимости доливать содержимое емкостей АКБ (если это обслуживаемая модель). Заряжать батарею следует только по мере необходимости, избегая глубокого разряда и перезаряда.

Выполнение этих мероприятий удасться продлить срок службы аккумуляторной батареи и это позволит избежать сульфатацию пластин.

 

AGM

AGM аккумуляторы

Этот вариант стоит существенно дороже предыдущего аналога, но вместе с этим такие батареи более надежны. К тому же они обладают более высокими и стабильными характеристиками. Полностью аббревиатура AGM расшифровывается, как Absorbent Glass Mat. Чаще всего их можно встретить среди мотоциклов брендов Kawasaki, Yamaha, Delta.

В этих батареях электролит находится в твердом состоянии, что существенно отличает их от кислотных аналогов.

Аккумуляторные батареи типа AGM включают в себя следующее:

  • Пластиковый корпус, в котором расположены все важные элементы аккумулятора.
  • Пластины – между которыми находятся сепараторы.
  • Сепараторы на основе стекловолокна, пропитанные электролитом.
  • Электроды – они соединяют все пластины в единое целое.
  • Мастику – она заполняет промежуточное пространство АКБ.
  • Клеммы – к ним подсоединяются провода.

AGM аккумуляторы полностью изолированы и герметичны. Соответственно образующиеся газы в процессе работы не покидают отсеки и повторно используются для формирования напряжения и тока.

Totachi

Плюсы и минусы

При этом преимуществ гораздо больше, чем недостатков, поэтому и начнем с приятного. Поскольку электролит находится в твердом состоянии, соответственно выкипеть он не сможет. Это исключает необходимость в его доливке. Кроме того, в силу этой же причины он не сможет и замерзнуть. Вдобавок такие аккумуляторы обеспечивают высокий показатель тока, а глубокий разряд им не страшен.

Что до минусов, то AGM батарея чувствительна к скачкам напряжения бортовой сети. Поэтому необходимо использовать только качественное и надежное зарядное устройство.

Обслуживание

Срок службы аккумуляторов может составить от 5 до 10 лет. Причем они могут использоваться не только на мотоциклах, но и скутерах, мопедах, квадроциклах, снегохода и водной технике. По части обслуживания таких забот как с кислотными батареями нет, в силу высокой герметичности корпуса. Разве что регулярно очищать его от грязи и пыли. Также следует следить за состоянием клемм.

Гелевые аккумуляторы

Среды перечисленных выше разновидностей данная категория является самой дорогой, но одновременно и наиболее совершенной. Электролит здесь представляет собой гелеобразную субстанцию, что достигается за счет добавления оксида кремния. В результате он не замерзает и не испаряется. И даже если повредить корпус вещество останется внутри.

GEL

Срок службы составляет от 600 до 800 циклов заряда-разряда, что приравнивается к 10-12 годам.

Обслуживание

Какого-либо особенного обслуживания эти аккумуляторы не требуют. Однако время от времени необходимо очищать корпус от пыли и грязи, а также следить за тем, чтобы не было окисления клемм. На этом собственно и все.

Плюсы и минусы

Среди явных полюсов можно упомянуть отсутствие полноценного обслуживания, поскольку в этом нет необходимости. Такие аккумуляторы более безопасны при эксплуатации и надежнее прочих аналогов, за исключением AGM батарей, так как они немного схожи по устройству.

Широкий диапазон рабочих температур – от -60 до +50°С. Иными словами они приспособлены под любые экстремальные условия с сохранением продуктивности. Глубокий разряд им также не страшен. После приобретения гелевой АКБ ее можно тут же использовать, так как необходимости в дополнительной подзарядке нет.

Без минусов тоже не обходится и прежде всего – это высокая стоимость. Она может быть в несколько раз превышать цены на свинцово-кислотные аналоги. Но опять-таки это обусловлено новизной, долговечностью и надежностью.

Кроме этого, такие устройства отличаются повышенными требованиями к процедуре зарядки, а также плохо переносят перепады напряжения и тока. Поэтому желательно брать зарядное устройство, оснащенное регулировкой величины тока.

Li-Ion

Литиевые аккумуляторы для мотоцикла

Аккумуляторы Li Ion появились не так давно, но обладают куда большими преимуществами. Вес их очень мал в сравнении со всеми прочими аналогами. Заряжаются они намного быстрее, а срок службы можно приравнять к 2 тысячам циклов заряда-разряда. К тому же вреда от этих АКБ для окружающей среды нет. Вдобавок такие батареи не требуют какого-либо обслуживания.

Как правильно подобрать аккумулятор для мотоцикла

Выбирая аккумулятор для своего мотоцикла необходимо принимать во внимание рад важных факторов. Емкость мото аккумуляторов находится в диапазоне от 2,3 до 30 А*ч.

Важные параметры, о которых нужно помнить:

  • Емкость – измеряется в Ампер-часах (А*ч). Здесь следует учитывать следующее: чем больший объем двигателя, тем выше должен быть и этот параметр. Меньшее значение не позволит батарее запустить более мощный двигатель. К тому же не стоит забывать, что зимой запуск силового агрегата осложнен из-за низкой температуры. Поэтому необходим запас емкости. Но и брать аккумулятор с завышенными характеристиками нерационально.
  • Напряжение и пусковой ток – данная характеристика напрямую зависит от емкости, и чем она выше, тем легче запустить мотор. У многих батарей напряжения 12 вольт, для маломощных скутеров оно составляет 6 вольт.
  • Габариты – здесь все просто и достаточно выбирать аккумулятор, который подходит под штатное место для него. Тогда и клеммы будут подключены без проблем, и саму батарею можно будет надежно закрепить.
  • Корпус – аккумуляторные батареи для мотоциклов в большей степени подвержены влиянию вибраций и погодных условий, нежели автомобильные аналоги. Поэтому лучше, чтобы он был герметичным, что в полной мере соответствует AGM аккумуляторам.
  • Клеммы – во многом тут следует руководствоваться моделью мототехники и какой аккумулятор изначально был установлен. Это обусловлено тем, что какого-либо универсального стандарта нет, и многие производители выпускают корпуса с оригинальными клеммами.
  • Тип аккумулятора – тут главным образом все обусловлено размером семейного бюджета. Если средства позволяют, то оптимальным вариантом опять-таки будут AGM аккумуляторы.
Varta

Мало лишь купить батарею для мотоцикла, необходимо регулярно проверять напряжение на ее клеммах вольтметром либо мультиметром. Нормальные параметры это от 12,6 до 12,9 Вольт для АКБ с номиналом 12 В (под нагрузкой значения могут быть чуть меньше).

Внимание! При значениях менее 11 вольт уже можно бить тревогу – аккумулятор требует срочной зарядки. Если же напряжение менее 12 вольт без нагрузки, то аккумулятор следует зарядить.

На какие бренды стоит обратить внимание

Каким же производителям следует отдать предпочтение? Среди фирм, которым можно доверять, это следующие марки:

  • Exide.
  • Banner.
  • Varta.
  • Bosch.

Это лишь малая часть аккумуляторов для мотоциклов, которые можно встретить на рынке. К тому же у многих компаний, производящие автомобильные батареи, имеют в своем ассортименте и АКБ для мототехники.

Как заряжать аккумуляторы для мотоцикла

Перед зарядкой аккумулятора стоит предварительно зарисовать схему его подключения и только потом снимать его с мотоцикла. Внеся его в дом (квартиру) нужно выждать какое-то время, чтобы он согрелся до комнатной температуры. При этом нужно выбрать место, где нет поблизости открытых источников огня. После этого можно подключить зарядное устройство, соблюдая полярность.

В отношении кислотных аккумуляторов сила тока заряда должна составлять 10% от емкости. Процесс длиться пока напряжение не будет равно 14,4 В. Визуально это можно заметить по образующимся пузырькам газа на поверхности электролита. В этот момент нужно понизить силу тока и оставить АКБ заряжаться еще на два часа.

Гелевые аккумуляторы либо батареи AGM заряжается практически также. Сила тока также составляет 10% от емкости. При этом входное напряжение не должно превышать пороговые показатели, которые для многих АКБ равны 14,2-14,4 В. Более точные данные содержатся в инструкции к каждой батарее. Только здесь уже не требуется понижать силу тока, нужно просто дождаться окончания процесса. Обычно на это уходит около 10 часов.

Расскажите нам в комментариях, какими аккумуляторами для мотоцикла Вы пользуетесь и чем они вам нравятся или не нравятся. Это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.

Как заряжать литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4)

Если вы недавно приобрели или исследуете литий-железо-фосфатные батареи (в этом блоге они называются литиевыми или LiFePO4), вы знаете, что они обеспечивают большее количество циклов, равномерное распределение мощности и весят меньше, чем сопоставимые герметичные свинцово-кислотные батареи (SLA ) аккумулятор. Знаете ли вы, что они также могут заряжаться в четыре раза быстрее, чем SLA? Но как именно заряжать литиевую батарею?

Power Sonic рекомендует выбрать зарядное устройство, разработанное с учетом химического состава вашей батареи.Это означает, что при зарядке литиевых батарей мы рекомендуем использовать литиевые зарядные устройства, такие как LiFe Charger Series от Power Sonic.

МОЖЕТ ЛИ СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАРЯДИТЬ ЛИТИЕВУЮ БАТАРЕЮ?

Как вы узнаете из этого блога, профили зарядки SLA и лития имеют много общего. Тем не менее, следует проявлять особую осторожность при использовании зарядных устройств SLA для зарядки литиевых батарей, поскольку они могут повредить литиевую батарею или снизить ее емкость с течением времени.Есть много различий при сравнении литиевых батарей и батарей SLA.

ПРОФИЛЬ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА С УПЛОТНЕНИЕМ (SLA)

Давайте вернемся к основам зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. Наиболее распространенный метод зарядки представляет собой трехэтапный подход: начальный заряд (постоянный ток), дополнительный заряд насыщения (постоянное напряжение) и плавающий заряд.

В Stage 1 , как показано выше, ток ограничен, чтобы избежать повреждения батареи.Скорость изменения напряжения непрерывно изменяется во время Стадии 1, в конечном итоге начиная с выхода на плато, когда приближается к пределу полного напряжения заряда. Перед переходом к следующему этапу решающее значение имеет постоянный ток / этап 1 заряда. Зарядка на этапе 1 обычно выполняется при токе 10–30% (0,1–0,3 ° C) от номинальной емкости аккумулятора или меньше.

Этап 2 , постоянное напряжение, начинается, когда напряжение достигает предела напряжения (14,7 В для быстрой зарядки батарей SLA).На этом этапе потребляемый ток постепенно уменьшается по мере продолжения максимального заряда батареи. Этот этап завершается, когда ток падает ниже 5% от номинальной емкости батареи. Последний этап, плавающий заряд, необходим для предотвращения саморазряда и потери емкости аккумулятора.

Если аккумулятор используется в режиме ожидания, подзарядка необходима для обеспечения полной емкости аккумулятора, когда требуется разрядка аккумулятора. В приложении, где батарея находится на хранении, плавающая зарядка поддерживает батарею SLA на 100% уровне заряда (SOC), что необходимо для предотвращения сульфатирования батареи, что, таким образом, предотвращает повреждение пластин батареи.

ПРОФИЛЬ ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА LIFEPO4

В аккумуляторе LiFePO4 используются те же ступени постоянного тока и постоянного напряжения, что и в аккумуляторе SLA. Несмотря на то, что эти две ступени похожи и выполняют одну и ту же функцию, преимущество батареи LiFePO4 заключается в том, что скорость заряда может быть намного выше, что значительно сокращает время зарядки.

Этап 1 Зарядка аккумулятора обычно выполняется при токе 30% -100% (от 0,3 ° C до 1,0 ° C) от номинальной емкости аккумулятора.Для завершения этапа 1 приведенной выше таблицы SLA требуется четыре часа. Этап 1 литиевой батареи может занять всего один час, что делает литиевую батарею доступной для использования в четыре раза быстрее, чем SLA.

Этап 2 необходим в обоих химикатах, чтобы довести аккумулятор до 100% SOC. Батарея SLA занимает 7 часов, чтобы завершить этап 2, тогда как литиевая батарея может занять всего 15 минут. В целом литиевая батарея заряжается за четыре часа, а батарея SLA обычно занимает 10 часов.В циклических приложениях время зарядки очень критично. Литиевую батарею можно заряжать и разряжать несколько раз в день, тогда как свинцово-кислотную батарею можно полностью перезаряжать только один раз в день.

Где они становятся разными по профилям зарядки - это Stage 3 . Литиевая батарея не требует плавающего заряда, как свинцово-кислотная. При длительном хранении литиевые батареи не должны храниться при 100% SOC, и поэтому их можно поддерживать в полном цикле (заряжать и разряжать) один раз каждые 6–12 месяцев до 30–70% SOC.

В резервных приложениях, поскольку скорость саморазряда лития настолько мала, литиевая батарея обеспечивает почти полную емкость, даже если она не заряжалась в течение 6–12 месяцев. Для более длительных периодов времени рекомендуется система зарядки, обеспечивающая подзарядку в зависимости от напряжения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРЯДА ЛИТИЕВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Настройки напряжения и тока при зарядке

Номинальное напряжение полной зарядки 12 В SLA-батареи составляет около 13.1, а полное напряжение заряда литиевой батареи 12,8 В составляет около 13,4. Аккумулятор будет поврежден только в том случае, если приложенное напряжение зарядки значительно выше, чем напряжение полной зарядки аккумулятора.

Это означает, что уровень заряда батареи SLA должен быть ниже 14,7 В для стадии 2 зарядки и ниже 15,2 В для литиевой. Плавающая зарядка требуется только для батареи SLA, рекомендуется около 13,8 В. Исходя из этого, диапазон напряжения заряда от 13,8 В до 14,7 В достаточен для зарядки любой батареи без повреждения.При выборе зарядного устройства для любого химического соединения важно выбрать такое, которое будет находиться в пределах, указанных выше.

Зарядные устройства

выбираются в соответствии с емкостью заряжаемой батареи, поскольку ток, используемый во время зарядки, зависит от номинальной емкости батареи. Литиевую батарею можно заряжать со скоростью 1С, в то время как свинцово-кислотную батарею следует хранить при температуре ниже 0,3С. Это означает, что литиевый аккумулятор на 10 Ач обычно можно заряжать при токе 10 А, а свинцово-кислотный аккумулятор на 10 Ач можно заряжать при токе 3 А.

Ток отключения заряда составляет 5% от емкости, поэтому ток отключения для обеих батарей будет 0,5 А. Обычно значение тока на клеммах определяется зарядным устройством.

Универсальные зарядные устройства

обычно имеют функцию выбора химического состава. Эта функция выбирает оптимальный диапазон напряжения зарядки и определяет, когда аккумулятор полностью заряжен. Если заряжается литиевая батарея, зарядное устройство должно отключиться автоматически. Если он заряжает аккумулятор SLA, он должен переключиться на плавающий заряд.

Литиевые батареи заменяют герметичные свинцово-кислотные в поплавковых системах

Литиевые батареи очень часто помещают в приложения, в которых батареи SLA обычно поддерживаются на плавающем заряде, например, в системе ИБП. Были некоторые опасения, безопасно ли это для литиевых батарей. Обычно допустимо использовать стандартное зарядное устройство SLA с постоянным напряжением с нашими литиевыми батареями, если оно соответствует определенным стандартам.

При использовании зарядного устройства SLA с постоянным напряжением, Зарядное устройство должно соответствовать следующим условиям:
- Зарядное устройство не должно содержать настройки десульфатирования.
- Напряжение быстрой зарядки 14.7 В
- Рекомендуемое напряжение плавающего заряда 13,8 В

В качестве примечания, некоторые интеллектуальные или многоступенчатые зарядные устройства SLA имеют функцию, которая определяет напряжение холостого хода (OCV). Чрезмерно разряженная литиевая батарея, находящаяся в режиме защиты, будет иметь OCV, равное 0. Этот тип зарядного устройства предполагает, что эта батарея разряжена, и не будет пытаться ее зарядить. Зарядное устройство с литиевой настройкой попытается восстановить или «разбудить» переразряженную литиевую батарею.

Долгосрочное хранение

Если вам нужно хранить батареи в хранения в течение длительного периода, есть несколько вещей, которые следует учитывать в качестве Требования к хранению различны для SLA и литиевых батарей.Есть два Основные причины, по которым хранение SLA по сравнению с литиевой батареей отличается.

Первая причина в том, что химия аккумулятор определяет оптимальный SOC для хранения. Для батареи SLA вы хотите хранить его как можно ближе к 100%, чтобы избежать сульфатирования, которое вызывает скопление кристаллов сульфата на пластинах. Наращивание кристаллов сульфата уменьшит емкость аккумулятора.

Для литиевой батареи структура положительного вывода становится нестабильной при истощении электронов в течение длительного периода времени.Нестабильность положительного вывода может привести к необратимой потере емкости. По этой причине литиевый аккумулятор следует хранить около 50% SOC, который равномерно распределяет электроны на положительных и отрицательных выводах.

Второе влияние на хранение - это скорость саморазряда. Высокая скорость саморазряда батареи SLA означает, что вы должны поставить ее на плавающий заряд или постоянный заряд, чтобы поддерживать его как можно ближе к 100% SOC, чтобы избежать необратимой потери емкости. Для литиевой батареи, которая имеет гораздо более низкую скорость разряда и не требует 100% SOC, вы можете обойтись с минимальной поддерживающей зарядкой.

Рекомендуемые зарядные устройства

Всегда важно соответствовать вашему зарядное устройство для обеспечения правильного тока и напряжения для аккумулятора, который вы используете зарядка. Например, вы не будете использовать зарядное устройство на 24 В для зарядки аккумулятора на 12 В. Также рекомендуется использовать зарядное устройство, подходящее для вашей батареи. химии, за исключением примечаний сверху о том, как использовать зарядное устройство SLA с литиевая батарея.

Если у вас есть вопросы о существующем совместимость зарядного устройства с одним из наших продуктов, позвоните нам или отправьте нам электронное письмо.Мы будем рады помочь вам с зарядкой.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов Dakota 12 В

Для литиевых батарей 12 В

Мы настоятельно рекомендуем использовать зарядное устройство, совместимое с LiFePO4. Зарядные устройства на 12 В для свинцово-кислотных аккумуляторов могут работать, но снизят производительность и срок службы аккумулятора.

Рейтинг зарядного устройства

ВХОД 100-240 В, 50/60 Гц. ВЫХОД: 14,4 В, 3.0 ампер

Клеммные соединения

Зажимы типа «крокодил» для простоты использования. Закрепите черный на черном терминале. Красный к вашему красному терминалу. Не допускайте короткого замыкания. Во время зарядки на зарядном устройстве загорится красный свет. Индикатор становится зеленым, когда аккумулятор полностью заряжен.

Связь Smart BMS Зарядное устройство

перезапустит или «разбудит» литиевую BMS Dakota, которая отключила аккумулятор из-за короткого замыкания или чрезмерного потребления тока.Просто подключите зарядное устройство к аккумулятору, чтобы начать перезапуск.

Как быстро заряжается мой аккумулятор?

Выбери 3 ампера. Чтобы определить скорость зарядки, возьмите номинальную мощность аккумулятора в ампер-часах и разделите ее на мощность зарядного устройства. Например, зарядное устройство на 3 А может полностью зарядить аккумулятор на 7 А · ч (Ач) за 2,3 часа.

Могу ли я зарядить аккумулятор быстрее?

Для большинства приложений время зарядки от 3 до 10 часов обеспечивает максимальный срок службы аккумулятора.Но если у вас есть приложение, в котором вам нужна быстрая зарядка, литиевые батареи Dakota можно безопасно зарядить до 1 часа (со скоростью 1С). Например, вы можете использовать зарядное устройство на 10 А с аккумулятором на 10 Ач в течение 1 часа зарядки. Зарядка со скоростью 1 час действительно сокращает срок службы со временем. В ходе наших лабораторных испытаний мы обнаружили, что наибольший срок службы литиевых батарей Dakota был при скорости зарядки 0,3 ° C или менее (мы рекомендуем, чтобы номинальная мощность зарядного устройства составляла 1/3 или менее номинальной емкости батареи в часах для максимального срока службы).

При каком напряжении следует заряжать LiFePO4 аккумуляторы?

Для литиевых батарей Dakota (LiFePO4) рекомендуется 14,4 Вольт. Это зарядное устройство заряжается от 14,4 вольт.

В чем разница между зарядным устройством на 3 и 10 ампер?

Номинальный ток в амперах - это сколько энергии уходит в аккумулятор за 1 час. Например, зарядное устройство на 10 ампер зарядит аккумулятор на 54 ампер-час за 5,4 часа. Зарядное устройство подходящего размера должно быть на 1/3 меньше номинальной мощности вашей батареи.Например, зарядное устройство на 3 А идеально подходит для аккумулятора на 10 А · ч.

Зарядка аккумуляторов LiFePO4 | Батареи Born

Шон 5 апреля 2017 г.

Каждый день мы получаем вопросы о зарядке LiFePO4 аккумуляторов. Мы рассмотрели продукты, которые хорошо работают с нашими батареями Battle Born LiFePO4. Чтобы начать серию, мы обсудим основы зарядки аккумуляторов, а продукты будут рассмотрены в других сегментах.

Зарядка батареи LiFePO4 в основном означает подачу внешнего напряжения для передачи тока от анода к катоду батареи. Зарядное устройство действует как насос - нагнетает ток вверх по потоку, противоположный нормальному направлению тока, когда батарея разряжается. Когда приложенное к зарядному устройству напряжение выше, чем напряжение батареи разомкнутой цепи, тогда течет зарядный ток. Во время этого процесса напряжение холостого хода аккумулятора увеличивается, приближаясь к приложенному напряжению зарядного устройства.

Зарядное устройство может вести себя по-разному в процессе зарядки. Во-первых, зарядное устройство может постоянно увеличивать свое напряжение, чтобы поддерживать постоянный ток. Это первый этап процесса зарядки, обычно называемый этапом «объемной» зарядки. На этом этапе зарядное устройство регулирует свое приложенное напряжение для подачи максимального тока в аккумулятор. Например, зарядное устройство на 10 ампер будет выдавать максимум 10 ампер во время этой стадии объемной зарядки, а приложенное напряжение увеличится до максимального напряжения, или «объемного напряжения».”

Когда достигается объемное напряжение, зарядное устройство переходит на вторую стадию, называемую стадией «абсорбционной» зарядки. Во время поглощения зарядное устройство прикладывает постоянное напряжение, называемое «напряжением поглощения». Когда напряжение холостого хода батареи приближается к напряжению поглощения, ток постепенно уменьшается до нуля.

На этом этапе аккумулятор полностью заряжен. Однако свинцово-кислотный аккумулятор быстро теряет заряд при отключении зарядного устройства. Таким образом, вместо выключения зарядное устройство переходит на третью стадию, называемую «плавающей» стадией, на которой зарядное устройство падает до более низкого напряжения и удерживается на этом уровне.Смысл этого этапа состоит в том, чтобы поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии и учитывать тот факт, что свинцово-кислотные аккумуляторные батареи имеют тенденцию к разряду, даже когда к ним не подключена нагрузка.

Эти этапы, объединенные последовательно, образуют то, что обычно называют «алгоритмом начисления платы». Зарядное устройство для аккумуляторов обычно можно классифицировать по зарядному току (то есть максимальному зарядному току) и целевому напряжению аккумулятора (12 В, 24 В, 36 В, 48 В и т. Д.). Но зарядные устройства могут также включать несколько алгоритмов зарядки (обычно классифицируются как «AGM», «SLA», «Gel», «Wet» и т. Д.). Более пристальный взгляд показывает, что каждый алгоритм имеет свои уникальные параметры, в том числе:

• Напряжение накопителя
• Напряжение поглощения
• Время поглощения
• Напряжение холостого хода

Значения алгоритмов зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов сильно различаются. Напряжение накопления и поглощения обычно варьируется от 14,0 до 14,8 В, а поплавок может варьироваться от 13,2 до 13,8 В. Аккумуляторы Battle Born на 12 В удобно расположены прямо в середине этих диапазонов. Мы рекомендуем напряжение нарастания и поглощения 14.4 В. Поплавок не нужен, так как литий-ионные батареи не протекают, но плавающее напряжение ниже 13,6 В вполне нормально.

Вот несколько видеороликов с часто задаваемыми вопросами о зарядке LiFePO4 аккумуляторов.

В этой серии блогов мы опубликуем результаты наших тестов для различных зарядных устройств LiFePO4, включая преобразователи, инверторные зарядные устройства и контроллеры заряда солнечных батарей. В каждом случае мы сообщим об уникальности алгоритмов зарядки для каждой марки, исследуем эффективность использования заводских настроек по умолчанию для зарядки Battle Born Batteries и определим, что можно сделать для достижения оптимальных настроек.

Если у вас есть какие-либо вопросы или опасения по поводу зарядки аккумуляторов LiFePO4, свяжитесь с нами в любое время по телефону (855) 292-2831 или напишите нам по адресу [электронная почта защищена].

Зарядка литиевых батарей | RELiON

Замена может быть сложной даже при переходе со свинцово-кислотной батареи на литиево-железо-фосфатную. Все мы знаем, что правильная зарядка аккумулятора имеет решающее значение и напрямую влияет на производительность и срок службы аккумулятора. Давайте посмотрим, как зарядить аккумулятор RELiON LiFePO4, чтобы получить максимальную отдачу от ваших вложений.

Условия зарядки

Как и ваш мобильный телефон, вы можете заряжать литий-железо-фосфатные батареи в любое время. Очевидно, что если вы дадите им полностью разрядиться, вы не сможете использовать их, пока они не зарядятся. Важно отметить, что, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-железо-фосфатные аккумуляторы не повреждаются, если остаются в частичном состоянии заряда, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, чтобы зарядить их сразу после использования.К тому же они не обладают эффектом памяти, поэтому вам не нужно полностью их разряжать перед зарядкой.

Аккумуляторы

RELiON LiFePO4 могут безопасно заряжаться при температуре от -4 ° F до 131 ° F (0 ° C - 55 ° C), однако мы рекомендуем заряжать при температуре выше 32 ° F (0 ° C). Если вы все-таки заряжаете при температурах ниже нуля, вы должны убедиться, что ток заряда составляет 5-10% от емкости аккумулятора.

Зарядка литий-железо-фосфатной батареи

Идеальный способ зарядить аккумулятор LiFePO4 - использовать зарядное устройство для литий-железо-фосфатного аккумулятора, так как оно будет запрограммировано с соответствующими ограничениями напряжения.Большинство зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов отлично справятся с этой задачей. Профили заряда AGM и GEL обычно находятся в пределах напряжения литий-железо-фосфатной батареи. Зарядные устройства для влажных свинцово-кислотных аккумуляторов, как правило, имеют более высокий предел напряжения, что может привести к переходу системы управления батареями (BMS) в режим защиты. Это не повредит аккумулятор, однако может вызвать появление кодов неисправностей на дисплее зарядного устройства.

Параллельная зарядка аккумуляторов Best Practices

При параллельном подключении литиевых батарей лучше заряжать каждую батарею по отдельности, прежде чем выполнять параллельное (ые) соединение (я).Если у вас есть вольтметр, проверьте напряжение через пару часов после завершения зарядки и убедитесь, что они находятся в пределах 50 мВ (0,05 В) друг от друга, прежде чем подключать их параллельно. Это минимизирует вероятность дисбаланса между батареями и, в конечном итоге, максимизирует производительность системы. Если со временем вы заметите, что емкость вашей аккумуляторной батареи уменьшилась, отключите параллельные соединения и зарядите каждую батарею по отдельности, а затем снова подключите.

Последовательная зарядка аккумуляторов Best Practices

Последовательное соединение литиевых батарей во многом похоже на их параллельное соединение, лучше всего заряжать каждую батарею по отдельности, проверять напряжение и следить за тем, чтобы оно находилось в пределах 50 мВ (0.05V) друг от друга перед последовательным подключением.

Настоятельно рекомендуется заряжать литиевые батареи последовательно с помощью универсального зарядного устройства. Это означает, что все батареи заряжаются одновременно, но полностью независимо друг от друга. В некоторых приложениях это непрактично, поэтому RELiON предлагает батареи на 24 В и 48 В, чтобы уменьшить потребность в нескольких батареях, подключенных последовательно.

Как насчет хранения?

Литий-железо-фосфатные батареи намного проще хранить, чем свинцово-кислотные.Для кратковременного хранения от 3 до 6 месяцев ничего делать не нужно. В идеале перед хранением оставьте их заряженными примерно на 50%. Для длительного хранения лучше всего хранить их с уровнем заряда 50%, а затем циклически разряжать их, заряжать и затем частично разряжать примерно до 50% каждые 6-12 месяцев.

Основные различия между литий-железо-фосфатными и свинцово-кислотными аккумуляторами при зарядке

Литиевые батареи

могут заряжаться при гораздо более высоком токе, и они заряжаются более эффективно, чем свинцово-кислотные, что означает, что их можно заряжать быстрее.Литиевые батареи не нужно заряжать, если они частично разряжены. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые при частичном заряде сульфатируются, что резко снижает производительность и срок службы.

Литиевые батареи

RELiON поставляются с внутренней системой управления батареями (BMS), которая защищает батарею от перезарядки, тогда как свинцово-кислотные батареи могут быть перезаряжены, что увеличивает скорость коррозии сети и сокращает срок службы батареи.

Чтобы получить более подробную информацию о зарядке литиевых батарей RELiON, ознакомьтесь с нашими Инструкциями по зарядке и свяжитесь с нами, если у вас возникнут какие-либо вопросы.


Об авторе:

Кристина Федорова - вице-президент по управлению продуктами и стратегии в RELiON Battery. Обладая более чем 23-летним опытом работы с аккумуляторами глубокого цикла, в том числе свинцово-кислотными и AGM, а также литиевыми аккумуляторами, Кристина является инженером с опытом тестирования аккумуляторов, разработки и управления продуктами, а также технической поддержки. Следите за Кристин в LinkedIn здесь.

Часто задаваемые вопросы по переходу на литиевую зарядку

Одним из требований, предъявляемых к литиевой батарее для получения этого списка UL, является встроенная СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАТАРЕЯМИ (BMS) .Этот электронный блок выполняет несколько функций для обеспечения безопасности и длительного срока службы батареи.

Функции безопасности BMS включают:

Постоянный мониторинг каждого из четырех (3,2 В) литиевых элементов, соединенных последовательно, необходимых для производства литиевой батареи на 12,8 В. Этот мониторинг включает в себя напряжение каждой ячейки для пределов высокого или низкого напряжения и отключает аккумулятор от нагрузки или зарядного устройства, чтобы предотвратить повреждение. Каждая ячейка контролируется на предмет температуры и чрезмерного потребления тока, и снова батарея отключается от нагрузки, если эти пределы превышаются. BMS также отслеживает состояние заряда каждой из четырех ячеек и автоматически уравновешивает их напряжения во время цикла перезарядки, чтобы полностью зарядить все элементы одновременно. Такая балансировка обеспечивает безопасную полную зарядку и длительный срок службы батареи. Основываясь на этих характеристиках, литий-железо-фосфатные батареи ( LFP ) очень безопасны и надежны. С 2015 года компания Progressive Dynamics отслеживает сотни систем литиевых батарей, установленных в жилых автофургонах, без каких-либо сообщений о сбоях литиевых батарей или зарядных устройств.

Как долго прослужит моя дорогая литиевая батарея?

Срок службы литиевой батареи зависит от количества циклов зарядки и разрядки, которым она подвергается. Цикл требует полной зарядки аккумулятора, затем его полной разрядки и повторной полной зарядки. Литиевые батареи обычно рассчитаны на 3 000–5 000 циклов. Свинцово-кислотные батареи обычно служат всего 300-400 циклов. Это верно при условии, что они подзаряжаются как можно скорее после разряда и поддерживаются на постоянной подзарядке с периодическими выравнивающими зарядами во время зимнего хранения для предотвращения сульфатации батареи.Литиевые батареи можно хранить без подзарядки, и они сохранят более 90% своего заряда в течение года или более. Для увеличения срока службы литиевые батареи не следует хранить полностью заряженными. Рекомендуется заряд от 50% до 60%.

Предполагая, что срок службы вашей свинцово-кислотной батареи составляет 300 циклов, и она заряжается и разряжается, 100 циклов в год равняются трехлетнему сроку службы батареи. Предполагая, что 100 циклов в год для литиевой батареи со сроком службы 3000 циклов, теоретически может равняться 30 годам жизни.Опять же, это теоретическая цифра, и существует множество факторов, которые могут увеличить или уменьшить срок службы батареи, включая глубину разряда, рабочую температуру и старение материалов. Производители аккумуляторов обычно занижают свой срок службы, чтобы гарантировать, что срок их службы значительно превысит гарантийный срок до 5 лет.

Каковы верхние и нижние пределы рабочих температур для литиевых батарей (LFP)?

Литиевые батареи имеют широкий диапазон рабочих температур (от -4 до +160 F / от -20 до +70 C).Литиевые батареи можно хранить и разряжать при верхних и нижних пределах температуры, однако зарядные токи должны быть ниже этих пределов, а литий-железо-фосфатные батареи нельзя заряжать при температурах ниже точки замерзания. Обратитесь к веб-сайту производителей батарей для получения информации о предельных значениях температуры.

Каковы другие преимущества системы литиевых батарей ?

Литиевые батареи служат на годы дольше, чем свинцово-кислотные батареи, и требуют минимального обслуживания, поддерживают заряд в течение длительных периодов хранения и имеют вес примерно на ½ или меньше, чем эквивалентный рейтинг AH свинцово-кислотных аккумуляторов.Сухие кемперы оценят то, что они обеспечивают в 3 раза большую мощность, чем свинцово-кислотные батареи , и заряжаются до 6 раз быстрее с помощью зарядного устройства того же размера. Это приводит к сокращению времени работы генератора и более быстрой подзарядке.

Причина такой более быстрой перезарядки - это уникальный химический состав литиевых батарей , который позволяет им принимать полный заряд зарядного устройства, пока оно почти не достигнет полной зарядки. Химический состав свинцово-кислотных аккумуляторов может принимать только полный заряд в фазе поглощения, а затем зарядный ток быстро падает, поэтому полная зарядка занимает гораздо больше времени.

Как быстро перезаряжается моя литиевая батарея?

Ответ зависит от общего номинала в ампер-часах (AH) вашей литиевой батареи и номинального тока на выходе вашего зарядного устройства. Например, литиевая батарея емкостью 100 А · ч, подключенная к зарядному устройству Progressive Dynamics PD9160L (60 ампер), завершит время перезарядки следующим образом (100 ампер-часов, разделенная на скорость перезарядки 60 ампер в час), составит 1,7 часа. Однако по мере того, как состояние заряда приближается к завершению, ток заряда постепенно уменьшается, поэтому реальное общее время составит около двух часов.В тех же условиях свинцово-кислотная батарея потребует от 6 до 8 часов, более или менее, для полной зарядки.

Будет ли моя солнечная система зарядки работать вместе с литиевым зарядным устройством?

Да, две системы могут работать одновременно. Ваша солнечная система должна иметь контроллер солнечной энергии, который позволяет ограничивать максимальное напряжение зарядки от солнечных панелей . Это максимальное напряжение должно быть установлено на 14.6 В для Литий-железо-фосфатные батареи .

Могу ли я зарядить литиевый аккумулятор от автомобильного генератора ? - Да, но не обязательно до полной зарядки, так как большинство генераторов настроены на более низкие требования к напряжению, предъявляемым к свинцово-кислотной аккумуляторной батарее автомобиля (приблизительно 13,9 В). Литиевые батареи требуют для полной зарядки от 14,4 до 14,6 В. При этом вы можете получить примерно до 70% заряда, в зависимости от глубины разряда и пройденного расстояния при подзарядке от генератора вашего автомобиля.

Могу ли я использовать свинцово-кислотные блоки серии Progressive Dynamics PD9200, PD4000 или PD4500 с мастером зарядки для зарядки литиевой батареи?

Да, если вы готовы жить с дорогой батареей, которая заряжена только частично. Нормальное выходное напряжение серий PD9200, PD4000 и PD4500 составляет всего 13,6 вольт, а напряжение полной зарядки лития должно составлять 14,4–14,6 вольт. Мастер зарядки для серий PD9200, PD4000 и PD4500 сначала перейдет к 14.4 В в режиме ускорения при первом подключении к источнику питания 120 В переменного тока и будет оставаться там до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет 13,8 В, а затем автоматически упадет до значения 13,6 В для нормального режима . Более высокая скорость заряда лития означает, что в режиме ускорения он достигнет этой точки 13,8 В уже через несколько минут подзарядки, а затем зарядный ток упадет до ZERO AMPS и не добавит никакого дополнительного заряда к вашему Литиевая батарея.Это более низкий уровень заряда не повредит вашу батарею, но устранит большинство преимуществ, за которые вы заплатили.

Сколько мне будет стоить переход на литиевую батарею?

Это будет зависеть от размера (номинальной емкости в ампер-часах) литиевой аккумуляторной батареи и номинальной мощности зарядного устройства, которое вы планируете установить. Типичный жилой домик будет иметь литиевую батарею емкостью не менее 100 Ач, которая будет эквивалентна свинцово-кислотной батарее 250 Ач, это в сочетании с зарядным устройством PD9160LAV (60 ампер) обеспечит двухчасовую перезарядку.Исходя из цен, доступных на веб-сайтах наших дистрибьюторов, это обновление будет стоить минимум около 1200 долларов США. Чтобы обновить свой нынешний RV до литиевой системы, щелкните здесь, чтобы просмотреть варианты замены литиевого блока.

My Present RV имеет преобразователь / зарядное устройство на 45 ампер. Могу ли я установить более мощный блок на 60 или 80 ампер, чтобы еще больше сократить время перезарядки?

Нет, ваша система электропроводки RV рассчитана на безопасную работу с током 45 А, увеличение его до 60 или 80-амперного зарядного устройства может вызвать тепловое событие! При обновлении до литиевой аккумуляторной системы используйте преобразователь / зарядное устройство того же размера, что и в вашем доме на колесах! Опять же, с более высокой скоростью зарядки, которую литиевые батареи могут принимать, даже литиевое зарядное устройство на 45 ампер может перезарядить батарею на 100 Ач (100 Ач, разделенных на скорость заряда 45 ампер), что будет равняться примерно 2.2 часа плюс дополнительное время, необходимое в конце зарядки из-за более низкой скорости зарядки, равняются расчетному времени зарядки примерно 3 часа.

Как хранить литиевую батарею для автофургона зимой?

Еще одно преимущество литий-железо-фосфатных батарей состоит в том, что они не требуют подзарядки при длительном хранении. Фактически, отключение зарядного устройства во время зимнего хранения или длительного простоя и предоставление аккумулятору отдохнуть на самом деле полезно и продлит срок службы аккумулятора.Перед тем, как поместить свой RV на зимнее хранение, просто подключите его к источнику питания 120 В переменного тока на срок до 10 часов для больших аккумуляторных блоков и полностью зарядите аккумулятор, затем отключите питание переменного тока и нажмите выключатель аккумулятора. Весной он будет готов принять полную зарядку перед вашим первым походом. Литиевые батареи имеют очень низкую скорость саморазряда и теряют от 2 до 4% своего заряда в месяц.

Зарядные батареи | Mastervolt

Напряжение заряда

Аккумуляторы

Mastervolt gel (2 В, 12 В) и Mastervolt AGM (6 В, 12 В) следует заряжать напряжением 14.25 В для систем 12 В и 28,5 В для систем 24 В. За фазой абсорбции следует фаза подзарядки (см. 3-ступенчатую + зарядную характеристику на стр. 242), в которой напряжение снижается до 13,8 В для систем 12 В и 27,6 В для систем 24 В. Эти цифры предполагают температуру 25 ° C.

Для влажных свинцово-кислотных аккумуляторов напряжение поглощения составляет 14,25 В для систем 12 В и 28,5 В для систем 24 В. Напряжение холостого хода для этого типа батареи составляет 13,25 В для 12 В и 26,5 В для систем на 24 В. Все эти цифры приведены для 25 ° C.

Литий-ионные батареи

заряжаются напряжением поглощения 14,25 В для 12 В и 28,5 В для систем на 24 В. Напряжение холостого хода составляет 13,5 В для 12 В и 27 В для 24 В.

Ток заряда

Практическое правило для гелевых и AGM аккумуляторов гласит, что минимальный зарядный ток должен составлять от 15 до 25% емкости аккумулятора. Во время зарядки вы обычно продолжаете подавать питание на подключенные устройства, и эту потребляемую мощность следует прибавить к 15-25%.

Это означает, что для аккумуляторной батареи на 400 Ач и подключенной нагрузки в десять ампер требуется зарядное устройство емкостью от 70 до 90 ампер, чтобы зарядить аккумулятор за разумное время.

Максимальный ток зарядки составляет 50% для гелевой батареи и 30% для батареи AGM. Литий-ионные аккумуляторы Mastervolt могут подвергаться гораздо более высоким токам заряда. Однако, чтобы максимально продлить срок службы литий-ионной батареи, Mastervolt рекомендует максимальный зарядный ток 30% от емкости. Например, для батареи на 180 Ач это означает максимальный зарядный ток 60 ампер.

Зарядное устройство с температурной компенсацией для оптимальной защиты

Для обеспечения максимально длительного срока службы гелевых, AGM и литий-ионных аккумуляторов требуется современное зарядное устройство Mastervolt с трехступенчатой ​​+ зарядной характеристикой.Эти зарядные устройства для аккумуляторов непрерывно регулируют напряжение заряда и ток заряда.

Для влажных гелевых и AGM аккумуляторов рекомендуется иметь датчик для измерения температуры аккумулятора. Это регулирует напряжение заряда в соответствии с температурой аккумулятора, продлевая срок его службы. Мы называем это «температурной компенсацией».

Кривая температурной компенсации

Поскольку устройства, такие как холодильники, всегда потребляют энергию от батареи, даже когда она заряжается, температурная компенсация Mastervolt включает максимальный эффект компенсации для защиты подключенных устройств.Компенсация составляет не более 14,55 В для системы 12 В и 29,1 В для системы 24 В.

При очень высоких (> 50 ° C) и низких (<-20 ° C) температурах влажные гелевые и AGM-аккумуляторы больше нельзя заряжать. За пределами этих пределов зарядное устройство Mastervolt будет продолжать питать подключенных потребителей, но не заряжать батареи.

Для литий-ионных батарей не требуется регулировка напряжения на более высокую или более низкую температуру.

Приведенная ниже формула используется для расчета времени зарядки гелевого или AGM аккумулятора:

Приведенная ниже формула используется для расчета времени зарядки литий-ионного аккумулятора:

Lt = время зарядки
Co = емкость аккумулятора
eff = эффективность; 1.1 для гелевой батареи, 1,15 для батареи AGM и 1,2 для залитой батареи
Al = ток зарядного устройства
Ab = потребление подключенного оборудования в процессе зарядки

Расчет времени зарядки

При расчете времени зарядки аккумулятора необходимо учитывать следующее:

Первое, на что следует обратить внимание - это эффективность батареи. В стандартной влажной батарее это около 80%. Это означает, что если 100 Ач разряжены от батареи, необходимо зарядить 120 Ач, чтобы снова можно было извлечь 100 Ач.У гелевых и AGM аккумуляторов эффективность выше - от 85 до 90%, поэтому потери меньше и время зарядки меньше по сравнению с мокрыми батареями. В литиево-ионных батареях КПД достигает 97%.

Еще одна вещь, которую необходимо иметь в виду при расчете времени зарядки, заключается в том, что последние 20% процесса зарядки (от 80 до 100%) занимают около четырех часов с влажными, гелевыми и AGM батареями (это не относится к литий-ионным батареям. батареи). Во второй фазе, также называемой фазой поглощения или постзарядки, тип батареи определяет, сколько тока потребляется, независимо от емкости зарядного устройства.

Явление фазы постзарядки снова не относится к литий-ионным батареям, которые заряжаются намного быстрее.

Вредное воздействие пульсаций напряжения на аккумуляторы

Батарея может выйти из строя преждевременно из-за пульсаций напряжения, создаваемых зарядными устройствами. Чтобы предотвратить это, пульсации напряжения, вызванные зарядным устройством, должны оставаться как можно более низкими.

Пульсации напряжения приводят к токам пульсаций. Как показывает практика, пульсирующий ток должен оставаться ниже пяти процентов от установленной емкости батареи.Если к аккумулятору подключено навигационное или коммуникационное оборудование, такое как устройства GPS или VHF, пульсации напряжения не должны превышать 100 мВ (0,1 В). Дальнейшее действие может привести к неисправности оборудования.

Зарядные устройства

Mastervolt оснащены отличным стабилизатором напряжения, а создаваемое ими пульсирующее напряжение всегда ниже 100 мВ.

Еще одним преимуществом низкого напряжения пульсаций является предотвращение повреждения системы, если, например, клемма аккумулятора не закреплена должным образом или подверглась коррозии.Благодаря низкому напряжению пульсаций зарядное устройство Mastervolt может питать систему даже без подключения к аккумуляторной батарее.

Определение степени заряда аккумулятора

Приведенное рядом объяснение, касающееся экспоненты Пойкерта, показывает, что состояние заряда батареи не может быть просто определено на основе, например, измерения напряжения батареи.

Самый лучший и самый точный способ проверить состояние заряда - это использовать амперметр (монитор батареи).Примером такого измерителя является монитор батареи Mastervolt MasterShunt, BTM-III или BattMan. Помимо тока заряда и разряда, этот монитор также показывает напряжение батареи, количество потребляемых ампер-часов и время, оставшееся до момента, когда аккумуляторная батарея нуждается в подзарядке.

Одна из вещей, которая отличает Mastervolt Battery Monitor от других поставщиков, - это наличие исторических данных. Это показывает, например, циклы заряда / разряда батареи, самый глубокий разряд, средний разряд, а также самое высокое и самое низкое измеренное напряжение.

Закон Пойкерта

На первый взгляд кажется несложным подсчитать, сколько еще батарея будет обеспечивать достаточную мощность. Один из наиболее распространенных методов - разделить емкость аккумулятора на ток разряда. Однако на практике такие расчеты часто оказываются неверными. Большинство производителей аккумуляторов указывают емкость аккумулятора, исходя из того, что время разряда составляет 20 часов. Например, батарея на 100 Ач должна обеспечивать 5 ампер в час в течение 20 часов, в течение которых напряжение не должно опускаться ниже 10.5 В (1,75 В / элемент) для аккумулятора 12 В. К сожалению, при разряде при уровне тока 100 ампер аккумулятор на 100 Ач обеспечивает всего 45 Ач, а это означает, что его можно использовать менее 30 минут.

Это явление описывается формулой - законом Пойкерта - изобретенной более века назад первопроходцами в области батарей Пойкертом (1897) и Шредером (1894). Закон Пейкерта описывает влияние различных значений разряда на емкость батареи, то есть то, что емкость батареи уменьшается при более высоких скоростях разряда.Все мониторы аккумуляторов Mastervolt учитывают это уравнение, поэтому вы всегда будете знать правильное состояние своих аккумуляторов.

Закон

Пойкерта не применяется к литий-ионным батареям, поскольку подключенная нагрузка не влияет на доступную емкость.

Формула Пойкерта для определения емкости аккумулятора при заданном токе разряда:

Cp = емкость аккумулятора, доступная при заданном токе разряда
I = уровень тока разряда
n = показатель Пойкерта = log T2 - logT1: log I1 - log I2
T = время разряда в часах

I1, I2 и T1, T2 можно найти, выполнив два испытания на разряд.Это включает в себя разрядку батареи дважды при двух разных уровнях тока.

Один высокий (I1) - скажем, 50% емкости батареи - и один низкий (I2) - около 5%. В каждом из тестов регистрируется время T1 и T2, которое проходит до того, как напряжение батареи упадет до 10,5 В. Провести два испытания на разряд не всегда просто. Часто большая нагрузка будет недоступна или не будет времени для теста медленной разрядки. Вы можете получить данные, необходимые для вычисления показателя Пойкерта, из технических характеристик батареи.

Вентиляция

В нормальных условиях гелевые, AGM и литий-ионные аккумуляторы практически не выделяют опасного газообразного водорода. Утечка газа незначительна. Однако, как и в случае со всеми другими батареями, во время зарядки выделяется тепло. Чтобы обеспечить максимально долгий срок службы, важно, чтобы это тепло отводилось от батареи как можно быстрее. Следующая формула может использоваться для расчета вентиляции, необходимой для зарядных устройств Mastervolt.

Q = требуемая вентиляция в м³ / ч
I = максимальный ток заряда зарядного устройства
f1 = 0.Уменьшение на 5 для гелевых батарей
f2 = уменьшение на 0,5 для закрытых батарей
n = количество используемых элементов (12-вольтовая батарея имеет шесть элементов по 2 вольта каждая)

Возвращаясь к примеру аккумуляторной батареи 12 В / 400 Ач и зарядного устройства на 80 А, минимальная необходимая вентиляция будет: Q = 0,05 x 80 x 0,5 x 0,5 x 6 = 6 м³ / ч

Этот воздушный поток настолько мал, что обычно достаточно естественной вентиляции. Если батареи установлены в закрытом корпусе, потребуются два отверстия: одно сверху и одно снизу.Размеры вентиляционного отверстия можно рассчитать по следующей формуле:

A = отверстие в см²
Q = вентиляция в м³

В нашем случае это составляет 28 x 6 = 168 см² (около 10 x 17 см) для каждого отверстия.

Литий-ионные батареи

не выделяют водород и поэтому безопасны в использовании. Когда батареи заряжаются быстро, происходит некоторое выделение тепла, и в этом случае вышеуказанная формула может использоваться для отвода тепла.

Обратитесь к установщику для более крупных систем с несколькими зарядными устройствами.

<< Назад к обзору

Что такое технология литиевых батарей?

Литиевые батареи

отличаются от батарей другого химического состава из-за их высокой плотности энергии и низкой стоимости цикла. Однако «литиевая батарея» - термин неоднозначный. Существует около шести общих химических составов литиевых батарей, каждая из которых имеет свои уникальные преимущества и недостатки.Для возобновляемых источников энергии преобладающим химическим составом является фосфат лития-железа (LiFePO4). Этот химический состав обладает превосходной безопасностью, высокой термической стабильностью, высокими номинальными токами, длительным сроком службы и устойчивостью к неправильному обращению.

Литий-железо-фосфат (LiFePO4) - это чрезвычайно стабильный химический состав лития по сравнению почти со всеми другими химическими соединениями лития. Аккумуляторная батарея собрана из безопасного катодного материала (фосфата железа). По сравнению с другими химическими составами лития фосфат железа способствует прочной молекулярной связи, которая выдерживает экстремальные условия зарядки, продлевает срок службы и поддерживает химическую целостность в течение многих циклов.Это то, что придает этим батареям отличную термическую стабильность, длительный срок службы и устойчивость к неправильному обращению. Батареи LiFePO4 не склонны к перегреву, они не склонны к «тепловому разгону» и, следовательно, не перегреваются и не воспламеняются при неправильном обращении или суровых условиях окружающей среды.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторов другого химического состава, литиевые аккумуляторы не выделяют опасных газов, таких как водород и кислород. Также нет опасности воздействия едких электролитов, таких как серная кислота или гидроксид калия.В большинстве случаев эти батареи можно хранить в закрытых помещениях без риска взрыва, и правильно спроектированная система не требует активного охлаждения или вентиляции.

Литиевые батареи

представляют собой сборку, состоящую из множества ячеек, таких как свинцово-кислотные батареи и многие другие типы батарей. Свинцово-кислотные батареи имеют номинальное напряжение 2 В на элемент, а элементы литиевых батарей имеют номинальное напряжение 3,2 В. Следовательно, чтобы получить аккумулятор на 12 В, вы обычно будете иметь четыре последовательно соединенных элемента.Это сделает номинальное напряжение LiFePO4 12,8 В. Восемь ячеек, соединенных последовательно, образуют батарею 24 В с номинальным напряжением 25,6 В, а шестнадцать последовательно соединенных ячеек образуют батарею 48 В с номинальным напряжением 51,2 В. Эти напряжения очень хорошо работают с вашими типичными инверторами на 12, 24 и 48 В.

Литиевые батареи

часто используются для непосредственной замены свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку они имеют очень близкие зарядные напряжения. Четырехэлементная батарея LiFePO4 (12,8 В) обычно имеет максимальное напряжение заряда 14.4-14,6 В (в зависимости от рекомендаций производителя). Уникальность литиевых батарей в том, что они не нуждаются в абсорбционном заряде или в поддержании постоянного напряжения в течение значительных периодов времени. Обычно, когда аккумулятор достигает максимального зарядного напряжения, его больше не нужно заряжать. Разрядные характеристики аккумуляторов LiFePO4 также уникальны. Во время разряда литиевые батареи будут поддерживать гораздо более высокое напряжение, чем свинцово-кислотные батареи обычно под нагрузкой. Литиевая батарея нередко теряет лишь несколько десятых вольта при полном заряде до 75% разряда.Это может затруднить определение того, какая емкость была использована без оборудования для мониторинга батареи.

Существенным преимуществом литиевых аккумуляторов перед свинцово-кислотными аккумуляторами является то, что они не подвержены циклическому дефициту. По сути, это когда батареи не могут быть полностью заряжены до того, как снова разрядятся на следующий день. Это очень большая проблема для свинцово-кислотных аккумуляторов, которая может вызвать значительную деградацию пластин при повторном циклировании таким образом. Аккумуляторы LiFePO4 не требуют регулярной полной зарядки.Фактически, можно немного увеличить общую продолжительность жизни с помощью небольшой частичной зарядки вместо полной.

Эффективность - очень важный фактор при проектировании солнечных электрических систем. КПД в оба конца (от полного до разряженного и обратно в полный) средней свинцово-кислотной батареи составляет около 80%. Другая химия может быть еще хуже. Энергоэффективность литий-железо-фосфатной батареи в оба конца составляет более 95-98%. Одно это уже является значительным улучшением для систем, в которых зимой не хватает солнечной энергии, экономия топлива за счет зарядки генератора может быть огромной.Стадия абсорбционного заряда свинцово-кислотных аккумуляторов особенно неэффективна, в результате чего КПД составляет 50% или даже меньше. Учитывая, что литиевые батареи не поглощают заряд, время зарядки от полностью разряженного до полностью полного заряда может составлять всего два часа. Также важно отметить, что литиевая батарея может практически полностью разрядиться без значительных побочных эффектов. Однако важно следить за тем, чтобы отдельные элементы не разряжались слишком сильно. Это задача интегрированной системы управления батареями (BMS).

Безопасность и надежность литиевых батарей - большая проблема, поэтому все сборки должны иметь интегрированную систему управления батареями (BMS). BMS - это система, которая контролирует, оценивает, уравновешивает и защищает ячейки от работы за пределами «безопасной рабочей зоны». BMS является важным компонентом безопасности системы литиевых батарей, контролируя и защищая элементы внутри батареи от перегрузки по току, пониженного / повышенного напряжения, пониженной / повышенной температуры и т. Д. Ячейка LiFePO4 будет безвозвратно повреждена, если ее напряжение упадет ниже 2.5 В, он также будет необратимо поврежден, если напряжение элемента увеличится до более чем 4,2 В. BMS контролирует каждую ячейку и предотвращает повреждение ячеек в случае пониженного / повышенного напряжения.

Другой важной задачей BMS является балансировка аккумулятора во время зарядки, гарантирующая, что все элементы получат полный заряд без перезарядки. Ячейки батареи LiFePO4 не будут автоматически сбалансированы в конце цикла зарядки. Есть небольшие вариации в импедансе ячеек, поэтому ни одна ячейка не идентична на 100%.Следовательно, при циклическом включении некоторые элементы будут полностью заряжены или разряжены раньше, чем другие. Разница между ячейками со временем значительно увеличится, если ячейки не сбалансированы.

В свинцово-кислотных аккумуляторах ток будет продолжать течь, даже когда одна или несколько ячеек полностью заряжены. Это результат электролиза внутри батареи, когда вода расщепляется на водород и кислород. Этот ток помогает полностью зарядить другие ячейки, естественным образом уравновешивая заряд всех ячеек.Однако полностью заряженный литиевый элемент будет иметь очень высокое сопротивление и будет течь очень небольшой ток. Поэтому отстающие элементы не будут полностью заряжены.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *