Заряд аккумулятора

Зарядные устройства
Прошивки
Теория заряда
Заряд аккумулятора
Задать вопрос
Ремонт

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

На текущий момент на рынке аккумуляторов наиболее распространены следующие типы:

— SLA (Sealed Lead Acid) Герметичные свинцово-кислотные или
VRLA (Valve Regulated Lead Acid) клапанно-регулируемые свинцово кислотные. Изготовлены по стандартной технологии. Благодаря конструкции и применяемых материалов, не требуют проверки уровня электролита и доливки воды. Имеют невысокую устойчивость к циклированию, ограниченные возможности работы при низком разряде, стандартный пусковой ток и быстрый разряд.

— EFB (Enhanced Flooded Battery) Технология разработана фирмой Bosch. Это промежуточная технология между стандартной и технологий AGM. От стандартной такие аккумуляторы отличаются более высокой устойчивостью к циклированию, улучшен прием заряда. Имеют более высокий пусковой ток. Как и у SLA\VRLA, есть ограничения работы при низкой заряженности.

— AGM (Absorbed Glass Mat) На текущий момент лучшая технология (по соотношению цена\характеристики). Устойчивость к циклированию выше в 3-4 раза, быстрый заряд. Благодаря низкому внутреннему сопротивлению обладает высоким пусковым током при низкой степени заряженности. Расход воды приближен к нулю, устойчива к расслоению электролита благодаря абсорбции в AGM-сепараторе.

— GEL (Gel Electrolite) Технология, при которой электролит находиться в виде геля. По сравнению с AGM обладают лучшей устойчивостью к циклированию, большая устойчивость к расслоению электролита. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, и высокие требования к режиму заряда.

Существуют еще несколько технологий изготовления аккумуляторов, как связанных с изменением формы пластин, так и специфическими условиями эксплуатации.
Не смотря на различие технологий, физико-химические процессы протекающие при заряде — разряде аккумулятора одинаковые. По-этому алгоритмы заряда различных типов аккумуляторов практически идентичны. Различия,в основном, связаны со значением максимального тока заряда и напряжения окончания заряда.

Например, при заряде 12-ти вольтового аккумулятора по технологии:

— SLA\VRLA максимальный ток 0.1С, напряжение 14,2 … 14,5В

— AGM максимальный ток 0.2С, напряжение 14,6 … 14,8В

— GEL максимальный ток 0.2С, напряжение 14,1 … 14,4В

Значения приведены усредненные по рекомендациям различных производителей аккумуляторов. Конкретные значения необходимо уточнить у производителя.

Определение степени заряженности аккумулятора

Есть два основных способа определения степени заряженности аккумулятора, измерение плотности электролита и измерение напряжения разомкнутой цепи (НРЦ).

НРЦ — это напряжение на аккумуляторе без подключенной нагрузки. Для герметичных (не обслуживаемых) аккумуляторов степень заряженности можно определить только измерив НРЦ. Измерять НРЦ необходимо не раньше, чем через 8 часов после остановки двигателя (отключения от зарядного устройства), с помощью вольтметра класса точности не ниже 1.0. При температуре аккумулятора 20-25оС (по рекомендации фирмы Bosch). Значения НРЦ приведены в таблице.

(у некоторых производителей значения могут отличаться от приведенных)
Если степень заряженности аккумулятора меньше 80%, то рекомендуеться провести заряд.

Алгоритмы заряда аккумуляторов

Существуют несколько наиболее распространенных алгоритмов заряда аккумулятора. На текущий момент большинство производителей аккумуляторов рекомендуют алгоритм заряда CC\CV (Constant Current \ Constant Voltage – постоянный ток \ постоянное напряжение).

Такой алгоритм обеспечивает достаточно быстрый и «бережный» режим заряда аккумулятора. Для исключения долговременного пребывания аккумулятора в конце процесса заряда, большинство зарядных устройств переходит в режим поддержания (компенсации тока саморазряда) напряжения на аккумуляторе. Такой алгоритм называется трехступенчатым. График такого алгоритма заряда представлен на рисунке.

Указанные значения напряжения (14.5В и 13.2В) справедливы при заряде аккумуляторов типа SLA\VRLA,AGM. При заряде аккумуляторов типа GEL значения напряжений должны быть установлены соответственно 14.1В и 13.2В.

Дополнительные алгоритмы при заряде аккумуляторов

Предзаряд У сильно разряженного аккумулятора (НРЦ меньше 10В) увеличивается внутреннее сопротивление, что приводит к ухудшению его способности принимать заряд. Алгоритм предзаряда предназначен для «раскачки» таких аккумуляторов.

Асимметричный заряд Для уменьшения сульфатации пластин аккумулятора можно проводить заряд асимметричным током. При таком алгоритме заряд чередуется с разрядом, что приводит к частичному растворению сульфатов и восстановлению емкости аккумулятора.

Выравнивающий заряд В процессе эксплуатации аккумуляторов происходит изменение внутреннего сопротивления отдельных «банок», что в процессе заряда приводит неравномерности заряда. Для уменьшения разброса внутреннего сопротивления рекомендуется проводить выравнивающий заряд. При этом аккумулятор заряжают током 0.05…0.1C при напряжении 15.6…16.4В.
Заряд проводиться в течении 2…6 часов при постоянном контроле температуры аккумулятора. Нельзя проводить выравнивающий заряд герметичных аккумуляторов, особенно по технологии GEL. Некоторые производители допускают такой заряд для VRLA\AGM аккумуляторов.

Определение емкости аккумулятора

В процессе эксплуатации аккумулятора его емкость уменьшается. Если емкость составляет 80% от номинальной, то такой аккумулятор рекомендуется заменить.
Для определения емкости аккумулятор полностью заряжают. Дают отстояться в течении 1….5 часов и затем разряжают током 1\20С до напряжения 10.8В (для 12-ти вольтового аккумулятора). Количество отданных аккумулятором ампер-часов является его фактической емкостью. Некоторые производители используют для определения емкости другие значения тока разряда, и напряжения до которого разряжается аккумулятор.

Контрольно-тренировочный цикл

Для уменьшения сульфатации пластин аккумулятора одна из методик это проведение контрольно тренировочных циклов (КТЦ). КТЦ состоят из нескольких последовательных циклов заряда с последующим разрядом током 0.01…0.05С. При проведении таких циклов, сульфат растворяется, емкость аккумулятора может быть частично восстановлена.

Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор?

Срок службы автомобильного аккумулятора (далее АКБ) напрямую зависит от соблюдения режима его эксплуатации (нельзя допускать полного разряда). Поэтому периодически требуется делать подзарядку, используя внешнее зарядное устройство (ЗУ). Расскажем подробно, как выбрать оптимальный ток заряда в зависимости от емкости батареи, сколько времени необходимо на процесс, а также дадим другие полезные рекомендации по данной теме.

Зачем необходима подзарядка от внешнего ЗУ?

Зарядка АКБ в авто производится от электрогенератора. Но с целью защиты электрооборудования, напряжение, поступающее с этого устройства, ограничивается специальным реле-регулятором. В то время как для обеспечения полного заряда напряжение должно быть несколько выше. То есть, произвести 100% зарядку от электрогенератора не представляется возможным, что вынуждает время от времени использовать внешнее ЗУ.

Внешнее зарядное устройство для АКБ

В теплое время года такое положение некритично, завести авто можно даже от аккумулятора заряженного всего на четверть. Зимой ситуация резко меняется. Минусовая температура снижает емкость устройства (при сильных морозах может даже в половину), но кроме этого увеличится потребление тока из-за увеличения вязкости смазки в моторе. Эти факторы могут привести к тому, что двигатель не запустится, если заряд будет не полным.

Оценка степени зарядки

Это важный этап, позволяющий установить оптимальный ток зарядки и определить необходимое для процесса время. Проблема заключается в том, что произвести точное измерение остаточного заряда доступными способами практически невозможно. Но существуют методики, позволяющие произвести косвенную оценку состояния АКБ, перечислим их:

• Измерение напряжение на аккумуляторе, не подключенном к нагрузке.
• Измерение напряжения при помощи нагрузочной вилки.
• Снятие показаний напряжения с подключенной в сеть автомобиля АКБ.
• Определение заряда при помощи гидрометрического индикатора (при условии, что он имеется в оборудовании).

Кратко расскажем о каждой методике.

Измерение напряжения неподключенного аккумулятора

Снимать показания напряжения с батареи необходимо, когда она находится в состоянии покоя. Для этого необходимо выждать не менее 7 часов после демонтажа устройства с машины или отключения от ЗУ. Для установления уровня заряженности батареи производим сверку с  соответствующей таблицей.

Таблица для определения степени заряда ненагруженного аккумулятора по напряжению

Приведенные данные подходят для кислотных устройств на 24, 12 и 6 В любого типа, при условии соблюдения температурного режима в диапазоне 20°С – 25°С.

Измерение напряжения при помощи нагрузочной вилки

Чтобы не ждать шесть часов, можно снять показания напряжения воспользовавшись специальным прибором – нагрузочной вилкой. Как видно из схемы, это обычный вольтметр, зашунтированный резистором.

Внешний вид и упрощенная схема прибора

Номинал сопротивления R1 зависит от емкости батареи, например, для 60 А*ч это 0,02 Ом. Такие приборы, как правило, универсальны, что позволяет проводить измерения на аккумуляторах различной емкости. К прибору прилагается таблица, позволяющая определить степень заряда, пример ее приведен ниже.

Таблица для определения степени заряда при помощи загрузочной вилки

После подключения прибора показания можно снимать через 6-8 секунд.

Измерение напряжения с не отключенной АКБ

В том случае, когда нагрузочная вилка отсутствует, быстро оценить состояние батареи можно измерив на ней напряжение без отключения от внутренней сети машины. Для обеспечения необходимого уровня нагрузки потребуется включить фары дальнего света и зажечь габаритные огни (при выключенном моторе). В этом случае величина тока нагрузки будет около 10 Ампер. Заряд можно считать достаточным, если в процессе проверки напряжение не опустится ниже 11,2 Вольт (для устройств на 12 В).

В качестве альтернативы, используется метод снятия показаний в процессе запуска мотора. В этом случае при нормальном заряде прибор покажет 9,5 Вольт или больше. Если показания окажутся ниже, это говорит о критичной разрядке. Следовательно, требуется зарядка от внешнего ЗУ.

Заметим, что в последнем варианте низкие показания напряжения возможны при неисправном стартере.

Завершая тему об измерении напряжения на контактах батареи, следует обратить внимание на точность измерительного прибора. При определении уровня заряда мы оперируем десятыми долями вольта, следовательно, погрешность даже в один процент вызовет ошибку на порядок выше, то есть около 10%. Погрешностью в 5% увеличит такую ошибку до 50%, что делает оценку заряда вообще бессмысленной. Исходя из этого, желательно использовать приборы, у которых погрешность будет на уровне 0,1%.

Определение заряда при помощи гидрометрического индикатора

У некоторых батарей имеется специальный глазок, который называют гидрометрическим индикатором, с помощью которого можно оценить уровень заряда.

Аккумулятор ISTA c гидрометрическим индикатором

Благодаря таким устройствам можно определить состояние заряда, не используя для этой цели никакие измерительные приборы, что довольно удобно и практично.

Внешний вид гидрометрических индикаторов

Данное устройство устанавливается в одну из банок. Конструктивно оно представляет собой прозрачную трубку, именуемую световодом, в конце которой закреплена пластиковая втулка с негерметичной трубкой V – образной формы. Внутри последней располагается поплавок, окрашенный в зеленый цвет. Материал поплавка подобран так, чтобы он приобретал плавучесть при плотности 1,226 г/см³ и температуре 22°С. При таких условиях он виден через глазок, что говорит о заряде, превышающем 60% (А на рис. 7).

Рисунок 7. Устройство и принцип работы индикаторов заряда

При снижении заряда плотность электролита уменьшается, и поплавок тонет, скатываясь в одну из ножек. В этом случае глазок будет оставаться темным (В на рис.7). Это сигнализирует о том, что требуется подзарядка.

В том случае, когда уровень электролита опускается ниже допустимого (С на рис.7) наблюдатель в глазок увидит отраженный свет. Это означает, что необходимо добавить дистиллят.

У данного способа определения заряда есть два существенных недостатка:

1. При морозе плотность электролита возрастает, соответственно, индикатор может отобразить нормальный уровень заряда, когда фактически он будет меньше нормы.
2. Индикатор установлен в одну банку, поэтому отображает только ее состояние.

Ток и время зарядки

Чтобы определить время зарядки необходимо воспользоваться следующей формулой: .

При этом емкость должна указываться фактическая, а не полная, например, при 50% заряде устройства с емкостью 40 А*ч, в формулу следует вставлять значение 20 А*ч.

Производители рекомендуют производить зарядку током величиной на порядок меньшим полной емкости батареи. То есть, если эта величина составляет 40 А*ч, то I_{зарядки} должен быть 4 А (40*0,1).

Приведем пример расчета для АКБ 40 А*ч с зарядом 0%(менее 25%) и 50%. В первом случае мы получим (40/4)*1,4 = 14 часов. Во втором варианте – (20/4) * 1,4 = 7 часов.

Заметим, что на сильно разраженную батарею желательно подавать меньший ток, что соответственно приведет к увеличению времени процесса.

Напряжение выставлять нет необходимости, в ЗУ оно устанавливается автоматически в соответствии с типом устройства.

Как производить зарядку автомобильного аккумулятора?

Кратко распишем алгоритм действий:

1. Подготовительный этап. Он начинается с чистки снятого АКБ, чтобы удалить с него грязь и кислотные остатки. Сделать это можно ветошью, смоченной в растворе соды.

Если устройство снабжено пробками, то выкручиваем их, это обеспечит выход для газов, образующихся в процессе.

Проверяем уровень заполнения электролитом, в том случае, если он ниже нормы, добавляем дистиллят.

2. Подключение к внешнему ЗУ. Делать это необходимо в соответствии с маркировкой прибора и аккумулятора. Изменение полярности приведет к полной разрядке и может вывести ЗУ из строя. Соединительные провода должны быть, как минимум, Ø 1,3 мм, что соответствует сечению 1,0 мм².
   Нельзя нарушать полярность при зарядке АКБ
3. Процесс зарядки. Распишем его подробно. Теоретически зарядка может производиться током, величина которого соответствует не достающей емкости. Например, если составляет 50% от 40 А*ч, то ток устанавливается величиной 20 А, после чего постепенно снижается вплоть до полной зарядки. На этом принципе работают автоматические ЗУ. Плюс таких устройств снижение времени процесса, серьезный минус – высокая стоимость.

Ручной режим требует большего времени. Принцип его расчета, как и тока зарядки, был расписан выше.

После расчетного времени, можно понизить ток до величины 0,6 А и оставить батарею заряжаться в этом режиме еще несколько часов. Такой способ гарантирует полную зарядку.

4. По окончанию процесса, устанавливаем заряженную батарею на место и подключаем ее к внутренней сети машины.

https://www.youtube.com/watch?v=NtyMNbsod7A

Калькулятор времени зарядки аккумулятора

Емкость батареи мАч

Ток зарядного мАч

Время зарядки

(час)

Советы и рекомендации от специалиста

Допускается производить зарядку, без  демонтажа батареи. Но в этом случае необходимо предварительно отключить от нее массу.

Необходимо использовать только соответствующие ЗУ, зарядки от телефонов и ноутбуков для этого не подходят. Правда последние теоретически можно использовать, если у них соответствует напряжение, но для этого во избежание КЗ потребуется установить ограничитель тока. Его роль может играть лампочка от фары, подключенная последовательно ЗУ. Сколько уйдет времени на зарядку несложно рассчитать, с учетом, что у таких устройств ток зарядки не превышает 2 А.

Производить зарядку на морозе нельзя, предварительно АКБ необходимо вынуть из машины и оставить на несколько часов в теплом помещении.

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.

Алгоритм машинного обучения может сократить время зарядки и увеличить срок службы батареи электромобиля

• 25 августа 2022 г.
• Чтение через 3 минуты
• Джошуа С. Хилл

Nissan Leaf заряжается от зарядного устройства Tritium. Поставляется

Исследователи из Кембриджского университета разработали алгоритм машинного обучения, который, по их словам, может помочь сократить время зарядки, а также продлить срок службы аккумуляторов электромобилей.

Машинное обучение — тип искусственного интеллекта, основанный на идее, позволяющей программным приложениям становиться все более точными при прогнозировании результатов без явного программирования для этого — используется во многих аспектах жизни общества, и нам, возможно, не нужно долго искать причину. возможного восстания роботов.

Тем временем исследователи из Кембриджского университета в Англии успешно используют машинное обучение.

Они говорят, что разработали новый алгоритм машинного обучения, который предсказывает, как различные модели вождения влияют на производительность батареи, повышают безопасность и надежность.

Исследователи считают, что их алгоритм может помочь водителям, производителям и предприятиям получить максимальную отдачу от своих электромобилей, предлагая маршруты и схемы вождения, которые могут помочь свести к минимуму износ батареи и время зарядки.

В дополнение к алгоритму машинного обучения исследователи из Кембриджа разработали неинвазивный способ проверки батарей, чтобы получить целостное представление о состоянии батареи, данные, которые затем передаются в алгоритм, чтобы помочь предсказать, как различные модели вождения повлияют на будущее. здоровье аккумулятора.

Исследователи считают, что, если их алгоритм будет разработан на коммерческой основе, он мог бы, например, предоставить водителю рекомендуемые маршруты, по которым можно добираться из одной точки в другую за кратчайшее время без ухудшения состояния аккумулятора, или порекомендовать самый быстрый способ зарядить аккумулятор. не вызывая его деградации.

«Состояние батареи, как и здоровье человека, — многомерная вещь, и оно может ухудшаться по-разному», — сказала Пенелопа Джонс из Кембриджской Кавендишской лаборатории и первый автор отчета.

«Большинство методов контроля состояния батареи предполагают, что батарея всегда используется одинаково. Но это не то, как мы используем батареи в реальной жизни. Если я транслирую телешоу на своем телефоне, батарея разряжается намного быстрее, чем если бы я использовал его для обмена сообщениями. То же самое и с электромобилями — то, как вы едете, влияет на то, как разряжается батарея».

«Большинство из нас заменит свои телефоны задолго до того, как батарея разрядится до такой степени, что станет непригодной для использования, но для автомобилей батареи должны работать пять, десять или более лет», — сказал д-р Альфа Ли, который руководил исследованием.

«Емкость аккумулятора может сильно измениться за это время, поэтому мы хотели придумать лучший способ проверки состояния аккумулятора».

Неинвазивный зонд посылает высокоразмерные электрические импульсы в аккумулятор и измеряет реакцию, в результате чего появляется ряд «биомаркеров» состояния аккумулятора, которые, тем не менее, бережно относятся к аккумулятору и не вызывают ненужной деградации.

Возвращающиеся электрические сигналы от батареи затем преобразуются в представление о состоянии батареи. Эти сигналы позволили алгоритму машинного обучения предсказать, как батарея поведет себя в следующем цикле зарядки-разрядки в зависимости от того, как быстро батарея будет заряжаться и как быстро будет двигаться автомобиль в следующий раз, когда он окажется в дороге.

Тесты с 88 коммерческими аккумуляторами с упором на элементы из оксида лития-кобальта (LCO) показали, что алгоритму не требуется никакой информации о предыдущем использовании аккумулятора для создания точного прогноза.

«Этот метод может открыть ценность во многих частях цепочки поставок, будь то производитель, конечный пользователь или переработчик, потому что он позволяет нам фиксировать состояние батареи за пределами одного числа, и потому что это предсказуемо», — добавил Ли.

«Это может сократить время, необходимое для разработки новых типов батарей, потому что мы сможем предсказать, как они будут деградировать в различных условиях эксплуатации».

Помимо потенциальной пользы для водителей и производителей электромобилей, исследователи из Кембриджа считают, что их алгоритм может быть полезен для предприятий, эксплуатирующих большие парки электромобилей.

«Разработанная нами структура может помочь компаниям оптимизировать то, как они используют свои транспортные средства, чтобы увеличить общее время автономной работы парка», — сказал Ли.

«С таким фреймворком так много возможностей».

Образец цитирования: Джонс, П.К., Стимминг, У. и Ли, А.А. Прогнозирование производительности литий-ионных аккумуляторов на основе импеданса при неравномерном использовании. Нацкоммуна 13 , 4806 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-32422-w

Джошуа С. Хилл

Джошуа С. Хилл — журналист из Мельбурна, который пишет об изменении климата, чистых технологиях и электромобилях уже более 15 лет.