Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля

6 августа 2017

Ликбез

Сделай сам

Лайфхакер объясняет, с какой стороны подходить к разрядившемуся аккумулятору, а также чем и, главное, как его заряжать.

Неважно, как села АКБ: забыли ли вы погасить габариты, слишком увлеклись прослушиванием музыки на стоянке или уезжали на всё лето в отпуск. Чтобы зарядить аккумулятор, нужно иметь представление о теории и следовать нескольким простым правилам.

Немного теории

В автомобилях по большей части используются свинцово-кислотные аккумуляторы (WET). Их принцип работы основан на химической реакции свинцовых пластин с электролитом, в результате которой вырабатывается электричество. Со временем неизбежно происходит сульфатация и разрушение пластин, а также выкипание электролита, из-за чего снижается ёмкость АКБ. И аккумулятор может разрядиться в самый неподходящий момент.

Как проверить аккумулятор

akbinfo.ru

Проще всего использовать встроенный индикатор заряда, который есть на большинстве аккумуляторов. Это та самая «лампочка», которая в действительности никакая не лампочка, а зелёный шарик-поплавок, двигающийся в прозрачной колбе. При достаточном уровне и плотности электролита шарик поднимается и мы видим зелёный индикатор. Если поплавка не видно, нужно проверить электролит и подзарядить АКБ.

Ещё один вариант — мультиметр. С его помощью можно измерить напряжение на клеммах и понять, разряжен аккумулятор или нет. На полностью заряженной АКБ должно быть 12,6 В и более. Напряжение 12,42 В соответствует 80% заряда, 12,2 В — 60%, 11,9 В — 40%, 11,58 В — 20%, 10,5 В — 0%.

Самым надёжным способом является проверка нагрузочной вилкой. Она может показать падение напряжения под нагрузкой, то есть реальный уровень заряда и, соответственно, ёмкость. Такой прибор есть у любого автоэлектрика или в магазине, где продают аккумуляторы. И за эту проверку с вас, скорее всего, даже не возьмут денег.

Как подготовить аккумулятор к зарядке

toyotaoforlando.com

Определив, что АКБ действительно разряжена, можно приступать к зарядке, но сначала нужно подготовиться.

1. Аккумулятор желательно снять с машины. Если на это нет времени, отключите его от бортовой сети, отсоединив минусовой провод.
2. После этого нужно очистить клеммы от смазки и окиси для хорошего контакта.
3. Не помешает протереть поверхность аккумулятора сухой тряпкой, а лучше — смоченной в 10-процентном растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды.
4. Также не забудьте отвернуть пробки на каждой из банок АКБ или снимите заглушку, чтобы обеспечить свободный выход паров электролита и не допустить избыточного давления внутри.
5. Если уровень электролита в какой-то из банок недостаточный, нужно долить дистиллированной воды, чтобы она полностью покрыла пластины.

Как заряжать аккумулятор

evilution.co.uk

Сам принцип зарядки прост: нужно лишь в соответствии с полярностью присоединить к клеммам аккумулятора провода от зарядного устройства и воткнуть вилку в розетку. Однако для начала стоит определиться со способом зарядки. Различают два основных метода: зарядка постоянным током и зарядка постоянным напряжением.

Первый эффективнее, но проходит в несколько этапов и требует контроля. Второй проще, однако обеспечивает зарядку АКБ лишь до 80%.

Существует ещё так называемый комбинированный метод, при котором участие со стороны автовладельца сводится к минимуму. Минус такого способа в необходимости специального зарядного устройства с довольно высокой стоимостью.

Зарядка постоянным током

1. Устанавливаем ток в 10% от номинальной ёмкости аккумулятора и заряжаем до тех пор, пока напряжение на клеммах АКБ не поднимется до 14,3—14,4 В. Например, аккумулятор ёмкостью 60 А·ч нужно заряжать током не более 6 А.
2. Далее уменьшаем ток в два раза (до 3 А), чтобы снизить интенсивность кипения, и продолжаем зарядку.
3. Как только напряжение поднимется до 15 В, нужно снова уменьшить ток в два раза и заряжать аккумулятор до того момента, когда значения напряжения и тока перестанут изменяться.

Зарядка постоянным напряжением

Тут всё гораздо проще. Нужно лишь установить напряжение в пределах 14,4–14,5 В и ждать. В отличие от первого метода, с помощью которого можно полностью зарядить АКБ за несколько часов (порядка 10), зарядка постоянным напряжением длится около суток и позволяет восполнить ёмкость аккумулятора лишь до 80%.

Меры предосторожности

Поскольку зарядка аккумулятора — это химический процесс, при котором выделяется взрывоопасная смесь водорода и кислорода, нужно быть очень осторожным и следовать правилам:

1. Заряжайте АКБ в хорошо проветриваемом помещении.
2. Не пользуйтесь открытым огнём и не проводите никаких работ с образованием искр.
3. Если нет возможности снять аккумулятор с машины, отключите минусовой провод, а лучше оба.

Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля самостоятельно?

Несмотря на разнообразные аккумуляторы для автомобиля, предлагаемые сегодня на рынке — включая технологически сложные АКБ типа AGM и гелевые батареи типа GEL — подавляющая часть современных автомобилей укомплектована свинцовыми батареями типа SLI (с жидким электролитом), которые являются оптимальными по цене и качеству для большинства автомобилистов. SLI подходит серийным автомобилям, к которым не предъявляются строгие требования по пусковому току и быстроте заряда (однако независимо от типа аккумулятора не стоит забывать о принципах его правильного выбора).

К сожалению, свинцовые аккумуляторы по своей природе подвержены неизбежным химическим реакциям: при разрядке на пластинах начинают образовываться отложения, приводящие к потере контакта свинцовых пластин с электролитом и, как следствие — к невозможности выдать адекватный заряд, что, в свою очередь, не позволит запустить двигатель автомобиля.

В нормальных условиях заряд аккумулятора, потраченный им на запуск стартера ДВС, должен восстанавливаться генератором, который после пуска двигателя снабжает электроэнергией все системы автомобиля и, в том числе, подзаряжает АКБ. Однако реалии зимней эксплуатации автомобиля вносят свои коррективы: забывчивые автовладельцы иногда оставляют включенными фары или салонные огни, из-за коротких поездок по привычным маршрутам генератор не успевает восстанавливать утраченный заряд, разряд батареи ускоряется из-за усиливающихся холодов, да и сама батарея спустя несколько лет начинает естественным образом «стареть».

Рассмотрим два способа самостоятельно подзарядить севшую батарею без участия генератора: при наличии свободного времени можно заряжать аккумулятор специальным устройством, которое без труда восстановит полноценный заряд (процедура может занять от 10 до 30 часов). Если же со временем — дефицит, остается только найти автомобиль-донор с комплектом «прикуривателей» или же приобрести пусковое устройство, которое подаст достаточно высокий ток, чтобы автомобиль завелся и разряженный АКБ начал питаться уже от генератора.

Как заряжать аккумулятор в домашних условиях

Полную зарядку АКБ выполняют в домашних условиях, так как этот процесс обычно занимает минимум 10–12 часов, а если подходить к делу ответственно и не пытаться ускорить зарядку подачей повышенного тока — то и все 20–30.

Так как большинство аккумуляторов являются, по сути, емкостью с свинцово-кальциевыми пластинами, залитой жидким электролитом, при обращении с ними стоит соблюдать повышенную осторожность и строго следовать технике безопасности. Если АКБ является обслуживаемой (то есть допускается свободный доступ пользователя непосредственно в емкость с электролитом), необходимо разместить батарею в хорошо проветриваемом помещении, а также защитить руки, глаза и органы дыхания средствами защиты. Кроме того, обслуживаемую батарею ни в коем случае нельзя раскачивать, класть на бок или переворачивать, чтобы не допустить протекания электролита.

Демонтаж батареи с посадочного места является несложным и быстрым процессом, требующим лишь стандартного набора ключей и соблюдения простых правил.

Для процедуры зарядки АКБ потребуется специальное автомобильное зарядное устройство, а также пара пусковых проводов прикуривания. Современные ЗУ значительно упрощают контроль за процессом заряда АКБ, а также могут работать в нескольких режимах, регулируемых в зависимости от вида батареи, ее емкости и напряжения. При покупке зарядного устройства стоит обращать внимание на ключевые характеристики конкретной модели:

1. Напряжение заряда: зависит от характеристик аккумулятора. В некоторых моделях ЗУ напряжение регулируется по желанию пользователя.
2. Наличие индикации: дисплей или шкала на приборе позволят самостоятельно контролировать подачу тока, не допуская превышения предельных значений (чревато печальными последствиями для самой батареи).
3. Ток заряда: выбор подходящего тока так же, как и напряжение, зависит от характеристик самого аккумулятора. ЗУ должно обеспечивать ток заряда, равный 5–10% от емкости аккумулятора.

Также при поиске зарядного устройства рекомендуется выбирать модели со встроенным микропроцессором, который контролирует процесс зарядки, не допуская пагубного для батареи разряда (что может быть спровоцировано избыточной подачей тока), а также предотвращает неправильное подключение полюсов клемм.

Что касается выбора подходящих проводов для прикуривания, стоит помнить, что важными показателями являются площадь сечения проводов (минимум 16 мм², иначе есть риск перегрева кабеля и потерь напряжения), материал жил и зажимов-крокодилов (стоит отдавать предпочтение меди или комбинированным зажимам из стали с медными зубьями) и длина (избыточная длина проводника приводит к большим потерям напряжения, поэтому при зарядке АКБ в домашних условиях достаточно проводов метровой или полуметровой длины).

Приступая к зарядке обслуживаемой АКБ, необходимо, во-первых, открутить крышки «банок» аккумулятора, чтобы обеспечить свободный выход испаряемых газов, и, во-вторых, при низком уровне электролита в батарее долить дистиллированной воды.

Устройство зарядное Carfort START.R

Перед включением в электросеть зарядного устройства необходимо подключить клеммы зарядного устройства к аккумулятору, строго соблюдая их полярность: «плюс» зарядного устройства должен быть подключен к соответственно обозначенному месту на АКБ, аналогично с «минусом». Полярность подключения нарушать ни в коем случае нельзя!

Подключив клеммы ЗУ и включив устройство в сеть, необходимо правильно выбрать силу тока, которым будет заряжаться АКБ.

Общепринятое правило зарядки АКБ гласит, что сила тока зарядки аккумулятора не должна превышать 10% от емкости, на которую необходимо его зарядить.

Например, если батарея емкостью 60 Ач разряжена на 100%, ее необходимо зарядить на 60 Ач. Таким образом, выставляемая сила тока не должна превышать 6 А. Если же батарея разряжена на 50%, ее необходимо зарядить на 30 Ач и в таком случае сила тока не должна превышать 3 А.

Нагрузочная вилка

10% от емкости аккумулятора — это допустимый предел для выставляемого тока, однако для наиболее эффективного восстановления АКБ рекомендуется выбирать еще меньшую величину — например, от 1,5, А до 2, А (снижается риск сульфатации пластин батареи, продлевается срок ее службы). Именно от выбранной силы тока зависит время, затраченное на полную зарядку АКБ, и именно поэтому вся процедура занимает минимум 10 часов. При уменьшении силы тока до наиболее оптимальных значений на восстановление батареи может уйти более суток.

Чтобы определить правильность выполненной зарядки АКБ и проверить работоспособность батареи по окончании процедур, можно воспользоваться специальной нагрузочной вилкой, которая покажет напряжение каждой «банки» АКБ. Для полностью исправной и заряженной батареи уровень напряжения должен составлять порядка 2,0–2,1 В для каждой из шести секций. При использовании современных автоматических зарядных устройств все гораздо проще: большинство моделей самостоятельно определяют напряжение батареи и отображают его на дисплее. Пользователю же нужно только дождаться окончания процедуры и отсоединить клеммы ЗУ от «пациента».

Планируя заряжать аккумулятор, стоит понимать, что в некоторых случаях восстановить его эффективность уже невозможно: современные кальциевые батареи очень чувствительны к глубокому разряду, к тому же со временем на свинцовых пластинах может образоваться сильная сульфатация (появление крупных «отложений» сульфата свинца, покрывающих рабочие поверхности пластин и снижающих емкость аккумулятора). В таком случае остается только купить аккумулятор, соответствующий характеристикам старого или превышающий их (например, стоит обратить внимание на батареи типа EFB и AGM, обладающие повышенной устойчивостью к глубоким разрядам и высокой скоростью заряда).

Пуско-зарядное устройство: запуск двигателя с севшим аккумулятором

Выше был рассмотрен вариант «лечения» батареи в домашних условиях. Его самый крупный и очевидный недостаток — необходимое на заряд АКБ время — минимум 10 часов! Как правильно зарядить аккумулятор, если он разрядился вдали от дома или автомобиль нужен прямо сейчас?

На помощь приходит пусковое устройство (ПУ), назначение которого принципиально отличается от рассмотренного выше ЗУ: главная задача «пусковика» — подать на двигатель достаточно высокий ток, чтобы завести автомобиль и запитать генератор, который и возьмет на себя задачу дальнейшей зарядки севшего аккумулятора. Преимущество данного метода очевидно: при правильно выбранном пусковом устройстве автомобиль можно завести сразу. Недостаток же заключается в том, что генератору необходимо время на подзарядку аккумулятора — то есть, если последующая поездка окажется слишком короткой, автовладелец рискует при следующей попытке запустить двигатель вновь потерпеть неудачу.

Конструктивно ПУ представляет собой независимое от внешних источников питания устройство с собственным аккумулятором, который и позволяет выдавать достаточный пусковой ток (от 250 А и выше), чтобы завести двигатель автомобиля. Такие пусковые устройства (также называемые бустерами) очень просты в применении: достаточно подсоединить устройство к аккумулятору и запустить двигатель. Однако необходимо понимать, что ПУ, работающее на собственной батарее, не сможет «оживить» стартер, который до этого безуспешно крутили несколько раз на севшем аккумуляторе автомобиля.

Пусковое устройство

Зарядно-предпусковое устройство Carfort Charge-20

Существуют также комбинированные варианты рассмотренных выше приборов — так называемые пуско-зарядные устройства или ПЗУ, совмещающие в себе функционал пусковых и зарядных устройств в одном корпусе. Его можно использовать как для заряда автомобиля (аналогично ЗУ в домашних условиях), так и для подачи повышенного (пускового) тока для моментального запуска двигателя и передачи питания на генератор автомобиля. Выбор соответствующей функции осуществляется переключением режима на корпусе прибора.

Пусковое следует выбирать, исходя из ситуации, в которой оно будет применяться: ПУ с собственным аккумулятором способно выручить своего владельца в безлюдной местности — не нужно искать розетку 220 В, чтобы включить устройство, такое ПУ достаточно компактно, чтобы его можно было постоянно возить в автомобиле. Однако не стоит забывать, что все аккумуляторы со временем разряжаются — поэтому такое ПУ необходимо постоянно держать заряженным и готовым к применению в любой момент. С другой стороны, универсальный ПЗУ — наиболее подходящий вариант для собственного гаража, где, как правило, имеется электросеть 220 В.

Подводя итоги, обобщим достоинства и недостатки всех трех типов рассмотренных устройств для зарядки автомобильного аккумулятора.

Зарядные устройства

Достоинства:

• способны эффективно восстановить заряд аккумулятора;
• полуавтоматические и автоматические модели практически не требуют участия пользователя;
• доступная цена.

Недостатки:

• крайне долгий процесс зарядки — от 10 часов до суток и более;
• при зарядке обслуживаемых батарей необходим строгий контроль над уровнем электролита;
• требуют питания от сети 220 В.

Пусковые устройства

Достоинства:

• способны моментально завести автомобиль с севшим аккумулятором;
• автономны — не требуют питания от сети 220 В, могут использоваться в любом месте;
• компактны;
• доступная цена.

Недостатки:

• необходимо постоянно держать его заряженным и готовым к использованию;
• не всегда способен завести автомобиль, если до этого злоупотребляли попытками прокрутить стартер на севшем аккумуляторе.

Пуско-зарядные устройства

Достоинства:

• объединяют функционал ЗУ и ПУ;
• способны эффективно восстановить заряд аккумулятора;
• полуавтоматические и автоматические модели практически не требуют участия пользователя;
• способны моментально завести автомобиль с севшим аккумулятором.

Недостатки:

• высокая цена;
• крайне долгий процесс зарядки — от 10 часов до суток и более;
• при зарядке обслуживаемых батарей необходим строгий контроль над уровнем электролита;
• требуют питания от сети 220 В.

В сети автомагазинов и автосервисов Гиперавто профессиональные консультанты без труда подберут пусковые, зарядные или пуско-зарядные устройства под потребности каждого автовладельца. Приобретая продукты таких проверенных марок, как Carfort, наши клиенты могут быть уверены в высоком качестве и безопасности применяемых материалов и соблюдении всех технических характеристик.

Основы зарядки аккумуляторов

Отдельные этапы и бесконечный последовательный мониторинг (ISM™)

В алгоритме заряда аккумуляторов существует ряд различных определяемых режимов зарядки, методов, стадий, фаз или шагов. Не все эти шаги необходимы в каждом приложении для каждого типа батареи. Кроме того, учитывая растущую сложность требований к оптимальной зарядке многих аккумуляторов на рынке 21-го века, зарядные устройства Deltran Battery Tender® стали больше зависеть от подхода Infinite Sequential Monitoring (ISM™) в исполнительном коде микроконтроллера, который управляет поведением аккумуляторов. зарядные устройства для аккумуляторов. Другими словами, несмотря на то, что в определении любого заданного алгоритма зарядки может быть доступно для выполнения любое количество определенных шагов зарядки, обычно последовательно, наложение исполнительного управления ISM™ выполняет важную задачу оптимизации производительности зарядного устройства батареи в широком диапазоне условия эксплуатации.

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

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

Первый шаг: инициализация или квалификация.

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

Например, если выходное напряжение зарядного устройства положительное, а выходной ток равен нулю, то это хороший признак отсутствия или очень плохого соединения между зарядным устройством и аккумулятором. С технической точки зрения это обрыв цепи или очень высокое сопротивление на выходе. Это распространенное обстоятельство, вызванное перегоранием предохранителя между зарядным устройством и аккумулятором. Это условие, когда разумно отключить выход зарядного устройства и дать оператору зарядного устройства указание на то, что что-то не так, например, мигание определенного цвета или более чем одного цвета в определенной временной последовательности.

Другой распространенный пример: выходное напряжение положительное, а выходной ток отрицательный. Обычно это указывает на то, что клеммы аккумулятора подключены в обратном направлении к выходу зарядного устройства. Вы могли бы подумать, что напряжение также будет отрицательным, но из-за законов физики и электрических цепей зарядное устройство все еще может считывать положительное напряжение. Еще один момент: все зарядные устройства Deltran Battery Tender® спроектированы таким образом, чтобы предотвращать отрицательный ток, который, если его не остановить, приведет к разрядке аккумулятора.

Второй этап: Восстановление.

Этот шаг необходим для решения серьезных ситуаций переразряда. Этой проблеме могут быть подвержены как свинцово-кислотные, так и литиевые батареи. Если вы забудете выключить фары на мощном спортивном автомобиле, вы можете полностью разрядить аккумулятор за короткое время. Философия восстановления заключается в использовании тока низкой амплитуды для постепенного накопления заряда, хранящегося в аккумуляторе, и поддержания напряжения, достаточного для нормального режима перезарядки аккумулятора. Даже при небольшом токе должно быть минимальное доступное напряжение. Для 12-вольтовых свинцово-кислотных и литиевых аккумуляторов это значение составляет около 4 вольт. Все, что ниже 4 вольт, и режим восстановления не будет использоваться. В семействе зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов этап восстановления является скорее фоновой функцией, выполняемой по требованию. В семействе зарядных устройств для ионно-литиевых аккумуляторов функция восстановления более отчетлива и четко определена, поскольку ионно-литиевые аккумуляторы более подвержены повреждениям, если параметры восстановления не контролируются жестко.

Третий этап: Массовая оплата.

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

Четвертый этап: поглощающий заряд.

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

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

Пятый этап: Уравнительный заряд.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов этот шаг важен в основном для нескольких аккумуляторов, заряжаемых зарядным устройством с одним выходным напряжением, в то время как аккумуляторы соединены последовательно. Требуется несколько батареек, чтобы четко наблюдать эффект. Обычно достаточно четырех аккумуляторов. Механика этапа выравнивания выглядит графически похожей на комбинацию этапов объемного заряда и абсорбционного заряда. Разница в том, что ток начинается с очень низкого уровня, примерно от 2 до 5% от предела тока зарядного устройства, или просто с очень низкого фиксированного уровня, например, 0,5 или 1,0 ампер.

В зависимости от того, как фактическое значение тока уравнительной зарядки сравнивается с числовым значением емкости батареи в ампер-часах, и в зависимости от предела напряжения уравнительной зарядки, зарядный ток будет оставаться постоянным только в течение очень короткого времени. Затем, в течение остатка времени, оставшегося на этапе выравнивания, напряжение и ток будут вести себя так же, как и на этапе поглощения. Однако амплитуды как напряжения, так и тока различны.

Какое наблюдаемое воздействие на батареи, соединенные последовательно? Основное определение последовательного соединения состоит в том, что один ток протекает через все соединенные элементы. Если один зарядный ток подается на 4 или более 12-вольтовых аккумуляторов, соединенных последовательно, то без шага выравнивания вполне вероятно, что отдельные напряжения на 12-вольтовых аккумуляторах могут отличаться на 0,2 вольта. Например, после перезарядки напряжения на 4 батареях в цепочке 48 В могут составлять 12,85, 12,8, 13,05 и 12,9 В.вольт. Если сложить эти напряжения вместе, сумма составит 51,6 вольта, что равносильно 4 батареям с напряжением каждого = 12,9 вольт. Это теоретическое значение SOC 100% для свинцово-кислотного аккумулятора.

Позже мы обсудим, почему эти индивидуальные различия могут существовать. А пока учтите, что 1,5 вольта представляют собой полный диапазон емкости одной 12-вольтовой батареи. Следовательно, 0,2 вольта составляет около 13% от этого диапазона на одной батарее. Что происходит с этими отдельными напряжениями, когда мы используем шаг выравнивания? Показания меняются на 12,89., 12,9, 12,91 и 12,9 вольт. Диапазон изменения теперь составляет всего 0,02 вольта, или 1,3% от диапазона полной емкости одной батареи. Это показывает, что все 4 батареи заряжены одинаково, основываясь только на наблюдении за напряжением на клеммах.

Почему первоначальная разница? Помните, что каждая 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея состоит из 6 отдельных 2-вольтовых элементов. Полностью заряженное напряжение каждой ячейки составляет 2,15 вольта. Что, если элементы работают неодинаково, а их напряжения различаются до такой степени, что их суммарное значение колеблется между 12,85 и 13,05 вольт. Именно это и произошло. Средство, заключающееся в применении зарядного тока выравнивающего уровня, фактически «выравнивает» напряжения. Но объяснение остается в сфере эмпирического наблюдения. Не так приятно, как решать какое-то математическое уравнение, но тем не менее эффективно.

Шестой этап: Плавающий/эксплуатационный сбор.

Этот шаг очень важен с точки зрения фундаментальной определяющей концепции Battery Tender®. Вся цель плавающего режима / технического обслуживания состоит в том, чтобы поддерживать полностью заряженную батарею в состоянии 100% заряда (SOC). Почти для всех аккумуляторов это означает приложение напряжения к полностью заряженному аккумулятору, которое на 1 или 2 десятых вольта выше напряжения, которое батарея могла бы поддерживать, чтобы указать, что ее SOC = 100%. Также аккумулятор должен находиться в состоянии покоя, не заряжаться и не разряжаться.

В большинстве случаев 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея при 100% SOC будет иметь остаточное напряжение от 12,8 до 13,1 вольт. Это означает, что эффективное плавающее напряжение должно быть всего лишь от 12,9 до 13,2 вольт. Однако большинство зарядных устройств Battery Tender® имеют плавающее напряжение от 13,3 до 13,5 вольт. Важно то, что плавающее напряжение должно быть выше, чем напряжение полностью заряженной батареи в состоянии покоя, и оно должно быть ниже, чем напряжение газовыделения, которое составляет около 13,8 вольт. См. обсуждение плавающей зарядки на веб-сайте Battery Tender®. Это определенно стоит вашего времени, чтобы прочитать этот документ.

Требования к плавающему напряжению для 12-вольтовой литий-ионной батареи, особенно для литий-железо-фосфатной батареи, немного выше, поскольку суммарное напряжение 4 ионно-литиевых элементов при 13,3 В выше, чем 6 свинцово-кислотных элементов при 2,15 В.

На следующем рисунке текстовые поля над графиками напряжения и тока содержат подробные сведения об этапах зарядки. Шкала времени не пропорциональна какому-либо реальному времени. Он настроен так, чтобы соответствовать текстовым полям. Это только для отображения информации.

Глядя на график, первый реальный шаг зарядки — это Шаг 2, Массовая зарядка. После успешной квалификации, в зависимости от используемого зарядного устройства, проводятся различные тесты с ограниченным током и синхронизированной генерацией напряжения, которые специально не показаны. Учитывая сложность этих тестов, их, безусловно, можно рассматривать как режим восстановления или, как минимум, режим расширенной квалификации. Достаточно сказать, что учитываются другие факторы для обеспечения безопасности и обоснованности решения о переходе к основным этапам зарядки.

Алгоритмы управления батареями | Transportation and Mobility Research

Аккумуляторы электромобилей с большими температурными градиентами могут страдать от дисбаланса клеток
на протяжении всей жизни. В этом сценарии активно сбалансированная батарея электромобиля достигнет 4,4.
лет более длительный срок службы по сравнению с пассивно сбалансированным.

Алгоритмы управления и схемы обнаружения и срабатывания ячеек могут продлить срок службы
и повысить производительность аккумуляторных систем. Исследование NREL по управлению батареями
фокусируется в областях:

• Увеличение срока службы за счет управления температурой, зарядкой и электрическими рабочими циклами до
  оптимизировать срок службы
• Повышение производительности, снижение консерватизма в рабочих ограничениях с использованием знаний в реальном времени
  внутренней электрохимической динамики
• Повышение безопасности при обнаружении и активном устранении внутренних коротких замыканий аккумуляторной батареи.

Исследователи оценивают, демонстрируют и проверяют стратегии управления с помощью встроенного оборудования
стратегии на уровне клетки и стаи. Как наиболее заслуживающий доверия и полный
информационный центр для проверенных и актуальных статистических данных об энергоэффективности транспорта,
анализ данных и инструменты, NREL предоставляет точную информацию о состоянии батареи
здоровья, необходимого для облегчения управления парком электромобилей (EDV) и их внедрения.

Алгоритмы NREL уникальны тем, что в них применяются физические модели аккумуляторов.
контроль и оценка. По сравнению с алгоритмами, основанными на правилах, эталонные физические модели
упростить разработку средств контроля и обеспечить их применимость
для всего спектра возможных условий эксплуатации и окружающей среды. Это позволяет
повторное использование алгоритмов в аккумуляторных технологиях и снижает риск инцидентов из-за
к небезопасной эксплуатации батареи.

Контроль заряда электромобиля

NREL сотрудничает с Университетом Колорадо в Боулдере для разработки оптимального контроля
стратегия для зарядных устройств для полностью электрических транспортных средств (EV), которая сводит к минимуму основные факторы,
время снижения календарного срока службы батареи, затраченное на высокие уровни заряда и пиковые температуры
вызвано высокой зарядкой С-скорости. Моделирование продемонстрировало потенциал для оптимального
контроль заряда для продления срока службы батареи. Эта технология также позволяет зарядным устройствам для электромобилей
разумно реагировать на изменяющиеся цены на электроэнергию, поставляемую из сети, автоматически регулируя
время зарядки в менее затратные непиковые периоды.

Электрохимический контроль

NREL сотрудничает с Вашингтонским университетом для разработки быстродействующих моделей
процессы переноса заряда и ионов, определяющие электрохимическую динамику батареи. Эти
модели были скомпилированы и реализованы на контроллерах реального времени. В сочетании с
алгоритмы оценивания и модельного предиктивного управления, алгоритмы электрохимического управления
сделать возможным, например, интеллектуальное управление зарядкой в ​​течение максимально длительного времени
срок службы батареи. Эти алгоритмы также обеспечивают более широкий диапазон операций заряда/разряда,
особенно при низких температурах, когда производительность батареи часто снижается.

Управление на основе прогноза

Этот метод на основе модели позволяет диспетчерскому контроллеру динамически регулировать управление
ограничений в течение срока службы батареи, предоставляя владельцу наилучшие возможные
производительность от долговечной батареи. Прогностический контроль позволяет
дифференцированные пути старения батареи, которые зависят от окружающей среды и поведения водителя.
Версии алгоритмов на уровне ячеек и пакетов анализируются NREL в партнерстве.
с корпорацией Eaton.

Active Cell Balancing

NREL работает с Университетом штата Юта, Ford и Университетом Колорадо над разработкой
активная система управления электроэнергией ячейки, обеспечивающая дифференциальное управление ячейкой. Этот
технологии:

• Обеспечивает доступ ко всей энергии стаи, а не ограничивается самыми слабыми
  ячейка в строке серии
• Продлевает срок службы батареи за счет дифференциального контроля сильных и слабых элементов
• Снижает рост дисбаланса клеток в течение всего срока службы, который может быть вызван такими факторами, как упаковка
  температурные градиенты и небольшие производственные различия между ячейками
• Разрешает частичную упаковку с неисправной ячейкой.

Эта технология может увеличить срок службы автомобильного рюкзака до 1015 лет.
в том числе в среде вторичного использования. Ожидается, что активное управление ячейками
система снизит стоимость сегодняшних аккумуляторных батарей EDV, заменив сегодняшние централизованные
Преобразователи постоянного тока с преобразователями на уровне ячеек.

Управление автопарком

Компания NREL создала инструменты анализа для управления «большими данными» от автопарков, включая алгоритмы, определяющие состояние батареи.
изменяется с течением времени, используя необработанные измерения тока, напряжения и температуры от батареи
пакеты в поле. Набор инструментов позволяет руководителям автопарков определять влияние
Такие факторы, как зарядка и выбор маршрута, влияют на состояние и срок службы батареи. Эти
алгоритмы были подтверждены контролируемыми измерениями действий по оценке батареи.