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

Содержание статьи:

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.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

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:

Обозначение	Порог отключения по перезаряду, В	Гистерезис порога перезаряда, мВ	Порог отключения по переразряду, В	Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C	4.250±0.025	200	2.50±0.013	200±30
R5421N112C	4.350±0. 025
R5421N151F	4.250±0.025
R5421N152F	4.350±0.025

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:

Обозначение	Порог отключения по перезаряду, В	Гистерезис порога перезаряда, мВ	Порог отключения по переразряду, В	Порог включения перегрузки по току, мВ
SA57608Y	4.350±0.050	180	2.30±0.070	150±30
SA57608B	4.280±0.025	180	2.30±0.058	75±30
SA57608C	4.295±0.025	150	2.30±0.058	200±30
SA57608D	4.350±0.050	180	2. 30±0.070	200±30
SA57608E	4.275±0.025	200	2.30±0.058	100±30
SA57608G	4.280±0.025	200	2.30±0.058	100±30

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.

Контроллеры инверторы и другая электроника

При использовании аккумуляторов для питания различной электроники важно слишком глубоко не разряжать аккумуляторы чтобы они не портились. Это касается всех типов свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно автомобильных кальциевых аккумуляторов. Разряд аккумуляторов не должен превышать 30%, и иногда до 50%, но не более, и после разряда аккумулятор нужно сразу заряжать до 100% чтобы не начиналась сульфатация пластин.

Часто именно инверторы (преобразователи) 12/220V, являются причиной быстрой потери ёмкости аккумуляторов, так как порог отключения обычно 10В, а это разряд аккумулятора на 100%. Почему же у инверторов делают такой низкий порог в 10 вольт??? Ну это элементарно, чтобы при включении мощных нагрузок когда напряжение сильно просаживается инвертор не выключался. Если скажем нагрузкой в 1 кВт высадить через инвертор аккумулятор ёмкостью 55 Ач до 10В, то после отключения напряжение на акб поднимется до 12.0в и выше, аккумулятор глубоко не разрядится.

Но если через инвертор подключить светодиодную лампочку, или ещё что то маломощное надолго, то напряжение плавно будет опускаться и со временем аккумулятор полностью разрядится до 10в, и только тогда инвертор отключится, но будет уже поздно. И всего несколько глубоких разрядов способны сильно уменьшить ёмкость аккумулятора и сократить срок его службы.

Самый простой способ не допустить глубокого разряда это подключить вольтметр и следить за напряжением. Но такой способ конечно не очень удобный. Вообще уже как говорится всё давно придумано. Например в солнечных электростанциях контроллеры заряда имеют программируемый выход для управления потребителями (LOAD). Для отключения инвертора к LOAD выходу подключают реле, которое отключает инвертор. А сам LOAD выход настраивают на отключение при 12.0 вольт, и включение при 12.6 вольт.

>

Некоторые модели инверторов имеют уже заложенные программируемые настройки для отключения по напряжению. Есть такие что отключаются при 11.0 вольт, но это всё равно слишком глубокий разряд.

Если же у вас нет в контроллере такой возможности, и инвертор самый простой, да и вообще может вы без инвертора что то подключаете, то можно использовать реле напряжения. У меня на сайте описано устройство под названием реле напряжения 12В. Это готовая дешевая платка, которая по напряжению может включать и выключать от аккумулятора нагрузки или зарядное устройство. На ней находится штатное реле на 10А, но если хочется мощнее то добавляете более мощное реле. Ниже на фото именно эта платка, более подробно описана она здесь — Программируемое реле напряжения 12В.

>

Для отключения инверторов с помощью контроллеров используют ЛОАД выход, к которому подключают реле, которая в свою очередь включает и выключает инвертор. Иногда инвертор разбирают чтобы вывести провода от кнопки включения и подключают на маленькую релюшку, которую подключают к ЛОАД выходу контроллера.

Или обычно ставят мощное реле на провод до инвертора по линии 12В, и управление реле к ЛОАД выходу контроллера. Но так реле когда включена потребляет энергию, и мощное реле на большие токи стоит дорого. Ниже я нарисовал визуальную схемы подключения инвертора с реле и контроллер.

>

Контактное реле особенно на большие токи во время включения потребляет энергию, а включено оно будет большинство времени. Ток потребления реле примерно 100-200 мА, может и выше в зависимости от реле. Чтобы исключить эти потери можно поставить твёрдотельное реле или транзисторы.

Надеюсь я ответил на вопрос о том как уберечь аккумулятор от глубокого разряда. Вариантов не мало, а там как вам удобнее и по возможностям.

Характеристики аккумуляторов • Ваш Солнечный Дом

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре — обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12-200DG — батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах — обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях — так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется обычно в ампер-часах, хотя правильнее приводить значения в ватт-часах.

Заряд-разрядные кривые свинцово-кислотных аккумуляторов

Емкость (Вт*ч) = U*I*t

где U — напряжение аккумулятора, В; I — ток, который он может отдавать в течение времени t.

Так как обычно принимается, что для различных аккумуляторов напряжение одинаковое, то из формулы убирается напряжение, и остается емкость в ампер-часах.

Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т. п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 3000 Ач.

Другие статьи Руководства

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его — это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей «глубокого разряда».

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение синцово-кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) — например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

1. Напряжение на аккумуляторе. Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
2. Второй метод определения степени заряженности — по плотности электролита. Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Степень заряженности	Батарея 12В	Батарея 24 В	Плотность электролита
100	12.70	25.40	1.265
95	12.64	25.25	1.257
90	12.58	25.16	1.249
85	12.52	25.04	1.241
80	12.46	24.92	1.233
75	12.40	24.80	1.225
70	12.36	24.72	1.218
65	12. 32	24.64	1.211
60	12.28	24.56	1.204
55	12.24	24.48	1.197
50	12.20	24.40	1.190
40	12.12	24.24	1.176
30	12.04	24.08	1.162
20	11.98	23.96	1.148
10	11.94	23.88	1.134

Срок службы аккумуляторов 

Срок службы аккумуляторных батарей в циклах

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах — приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц — около 8.

Еще один важный момент — в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т. е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд — не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто — у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Зарядные и разрядные характеристики сильно зависят от химического состава аккумулятора. Также, многое зависит от конструкции аккумулятора — объем электролита, толщина пластин, покрытия, плотность электролита и т.п. Некоторые аккумуляторы разработаны для разрядом малыми токами долгое время, другие могут работать при больших токах короткое время.

Ниже приведена таблица с типичными значениями основных параметров аккумуляторов.  

 

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, «Ваш Солнечный Дом»
©При цитировании ссылка на эту страницу и на «Ваш Солнечный Дом» обязательна

Дополнительная информация по теме в Разделе «Библиотека«. Настоятельно рекомендуем почитать эту статью

Харакеристики аккумуляторов: ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) — энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость — номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд — потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи — наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов «заряд-разряд».

Срок хранения — максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.

Эта статья прочитана 127133 раз(а)!

Продолжить чтение

• 10000

  Раздел «Оборудование — Аккумуляторы» Раздел «Основы — Аккумулирование энергии» Раздел «Библиотека — про аккумуляторы» См. также полную карту нашего сайта со списком всех статей. Купить Аккумуляторы в нашем Интернет-магазине

• 10000

  Аккумуляторы для систем электроснабжения. Руководство покупателя В интернете есть много разрозненной информации по разным типам аккумуляторов, их возможностям, характеристикам, областям применения, достоинствам и недостаткам. При этом во многих случаях информация эта однобокая — связано это бывает или с недостаточными знаниями…

• 10000

  Сравнение аккумуляторов различных производителей При проектировании системы автономного или резервного электроснабжения всегда стоит вопрос — какие аккумуляторы лучше выбрать? На рынке представлены множество брендов, типов, и моделей аккумуляторных батарей, и разобраться в них очень непросто. Часто наши клиенты задают вопрос…

• 10000

  Как правильно заменять аккумуляторные батареи, какое напряжение выдают аккумуляторы, что такое гелевый аккумулятор, в чем преимущества литиевых аккумуляторов, как соединять аккумуляторы параллельно и последовательно для увеличения емкости и напряжения — ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы получите…

• 65

  Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов? Зачастую представляет определенные трудности использовать напрямую энергию, генерируемую солнечными, ветровыми или микрогидроэлектрическими установками. Поэтому электричество обычно сохраняется в специальных аккумуляторных батареях для последующего использования. Эти батареи очень часто работают по тому же принципу, что…

• 50

  Какая емкость аккумуляторной батареи нужна в  системе электроснабжения? При расчете системы автономного или резервного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета…

Восстановительный заряд автомобильных AGM аккумуляторов после глубокого разряда на примере Topla Stop&Go AG60

Привет, Хабр! Сегодня мы прольём свет на некое тайное знание о современных свинцовых аккумуляторах, которое есть в официальных инструкциях от производителей, но большинство читателей его не замечает, во многом по причине популярных аккумуляторных предрассудков и мифов.

Начало истории этой Topla AGM Stop&Go AG60 в предыдущей статье.

На момент данного этапа эксперимента в лаборатории появился снискавший заслуженное признание тестер аккумуляторных батарей

Konnwei KW600

, гораздо более современный и продвинутый по сравнению с

двумя использованными в КТЦ Topla ранее.

Тем не менее, и он считает разряженную Topla AGM Stop&Go AG60 негодной, предписывая отправить в утиль, а не заряжать. А мы всё же зарядим! Прибор — хорошо, умный, с красивым цветным экраном и USB подключением к ПК — ещё лучше, но голову на плечах он не заменяет.

В качестве отправной точки можно изучить инструкцию по эксплуатации и безопасности к 12V VRLA AGM АКБ, предоставляемую компанией Exide.

Для восстановительного заряда воспользуемся прибором Кулон-912, представляющим собой программируемое зарядно-разрядное устройство на основе стабилизированного источника тока и напряжения (CC/CV) с цифровым управлением и возможностью удалённого управления по wi-fi.
Иметь столь продвинутый прибор автомобилисту удобно, но необязательно. Можно обойтись любым зарядным устройством (ЗУ) с ручным режимом, регулируемым блоком питания (БП) или DC/DC преобразователем со стабилизацией (ограничением) напряжения и тока и их индикацией. Либо адаптивным ЗУ, автоматически устанавливающим токи и напряжения согласно его алгоритму.

Главное, чтобы прибор обеспечивал такие параметры заряда, (ток, напряжение, время этапа), о которых пойдёт речь ниже, и прибором или человеком осуществлялся контроль их соблюдения. Если напряжение недостаточно, или не контролируется, и тому подобное, вероятность положительных результатов резко стремится к нулю.

Для — этапа основного заряда — автомобильного AGM аккумулятора максимальное напряжение устанавливаем 14.4 вольта, если температура АКБ выше 25 градусов Цельсия. Если ниже — 14.7 вольт, тогда напряжение начала снижения тока, (если оно предусмотрено Вашим ЗУ), ставим 14.4.

Ток основного заряда 10% номинальной ёмкости, ток окончания — 1%. Для 60 А*ч это соответственно 6 и 0.6 ампер. Максимальное время этапа можно оставить без ограничения.

Для этапа дозаряда устанавливаем такое же напряжение 14.7 вольт, ток 3% ёмкости, время 48 часов.

Параметры этапа буферного хранения: напряжение 13.6 вольт, максимальный ток 0.4 ампера.

При восстановлении очень глубоко разряженной или сильно изношенной АКБ рекомендуется ограничить ток основного заряда 2-5 процентами номинальной ёмкости.Для 60 А*ч это от 1.2 до 3 ампер. Рекомендация особенно актуальная при напряжении на клеммах ниже 12 вольт, для чего можно активировать этап предзаряда. Но наша АКБ новая, потому основной заряд будем производить током 10% = 6А.

Программируемые ЗУ позволяют использовать разные этапы профиля по отдельности или один за другим на усмотрение пользователя, тогда как адаптивные ЗУ могут выбирать этап и его параметры, а также переходить между этапами автоматически в реальном времени, в зависимости от состояния АКБ.

Для адаптивных ЗУ от пользователя также требуется указать отправные точки определения параметров. Обычно это диапазон ёмкости АКБ, отвечающий за силу тока, и диапазоны напряжений, определяемых типом АКБ и температурой, задаваемые номером программы или ограничением напряжения, которые также влияют на число и последовательность этапов.

Если установлено слишком высокое значение напряжения, адаптивное ЗУ может продолжать заряд, пока он не будет завершён пользователем. Это предусматривается для полного выравнивающего заряда аккумуляторов, нуждающихся в значительной десульфатации и (или) проявляющих склонность к стойкому расслоению электролита. Разумеется, при таких настройках пользователь должен периодически следить за ходом процесса и температурой аккумуляторной батареи.

Запускаем заряд. Несмотря на то, что этап предзаряда не активирован, Кулон-912 не сразу включает заданные 6 ампер, а постепенно повышает силу тока с нуля.

Прошло 12 часов, аккумулятору сообщено 58.19 А*ч. Ток уже 0.7 А. Скоро он снизится до 0.6, и ЗУ перейдёт к дозаряду. Если следовать инструкции от Exide, можно было установить ток завершения заряда не 1, а 2 процента, это для нашей АКБ 1.2 А. Тогда переход от основного заряда к дозаряду уже произошёл бы.
В зависимости от температуры и состояния аккумулятора, и AGM, и другие типы АКБ могут «застревать» при напряжении завершения основного заряда на некотором значении тока.

Дело в том, что 12-вольтовая батарея состоит из шести банок, в которых находится 12 полублоков по нескольку пластин, активные массы каждой из которых имеют длину, ширину, толщину и объём. Имеется и расслоение электролита, которое в AGM выражено слабо, а в «мокрых» аккумуляторах сильно.

Неизбежно возникающий и прогрессирующий разбаланс между банками, полублоками, участками АМ ведёт к тому, что в разных местах батареи при заряде идут разные процессы. При одних и тех же токе и напряжении на клеммах, токи между участками АМ и потенциалы полублоков распределяются по-разному.

Потому, если ЗУ позволяет автоматически, или у пользователя есть возможность и желание следить за параметрами, можно установить продвинутое условие перехода от основного заряда в дозаряд: ток при максимальном напряжении основного заряда снизился до 1% номинальной ёмкости, либо он ниже 2% и не снижается в течение 2 или более часов.

Чем более полно осуществлён каждый этап заряда, тем более полное восстановление аккумуляторной батареи у нас получится.

Данные рекомендации приведены для заряда постоянным током и напряжением. В случае ЗУ, использующих прерывистый или асимметричный (реверсивный) ток, значения напряжений и токов перехода между этапами, а также вольтамперные характеристики батареи после этапов, будут другими.

Дело в том, что потенциалы реальной свинцово-кислотной электрохимической ячейки при отсутствии или том или ином направлении, (разряд / заряд), тока во внешней цепи складываются не только из термодинамической ЭДС и падении напряжения на внутреннем сопротивлении, но и совокупности нескольких ЭДС поляризации, куда вносят свой вклад, в частности, наличие газов в порах активных масс и расположение носителей заряда, — ионов, — в объёме электролита.

Процессы выработки и расхода газов, движения ионов, имеют свою кинетику. Потому электрохимики говорят применительно к электрохимической ячейке о вольтамперной характеристике во времени, или отклике на зарядный и разрядный импульс. И потому для заряда современных свинцовых АКБ со специальными добавками в активные массы и продвинутой конструкцией сепараторов, влияющих на движение ионов и газов, используются многоступенчатые профили заряда и иногда особые формы тока. (Можно вспомнить, что генераторы транспортных средств и трансформаторные ЗУ заряжают АКБ не постоянным, а пульсирующим током).

Температура аккумулятора 26.4 градуса Цельсия, в помещении 23 градуса. Нагрев при заряде совсем небольшой.

Тем временем, практически сразу после предыдущего фото ток снизился до 600 мА, ЗУ перешло в дозаряд. После суток дозаряда ток 130 мА.

Подходят к завершению вторые сутки дозаряда. Ток колеблется от 40 до 100 мА.

Тайное знание у всех на виду, но его не замечают

На этом большинство посчитает, что все этапы профиля заряда завершены, всё, что можно и нужно было сделать для восстановления АКБ, сделано. Но так ли это?! Процитируем

официальную инструкцию от Эксайд.

Завершающий этап зарядки проводится путем использования постоянного тока (2% номинальной емкости) в течение 2 часов. На всех этапах зарядки температура батареи не должна превышать 50°C.

Где здесь указано максимальное напряжение на клеммах аккумулятора? — Нигде, потому что это

этап зарядки

постоянным током 2% номинальной емкости

без ограничения напряжения.

Предписывается только соблюдать фиксированное время этапа — 2 часа, и контролировать температуру АКБ, чтобы она не превысила 50 градусов Цельсия.

Эксайд не одинок в таких «высоковольтных» рекомендациях. Для примера, Chaowei для Chilwee EVF и Tianneng для TNE рекомендуют этап заряда напряжением до 16.02В, током 1% ёмкости, не более 2 часов, после завершения основного заряда и двух этапов дозаряда, и при условии, что основной заряд продолжался более 3 часов, т.е. аккумулятор был разряжен в достаточно значительной степени.

Этот режим более мягкий и осторожный, но и предназначается он не для стартерных AGM, а для тяговых гелевых АКБ с углеродными добавками в активные массы. И он необходим для предотвращения деградации аккумуляторов сульфатацией от хронического прогрессирующего недозаряда.

Максимальное напряжение, которое может выдать Кулон-912, равно 16.5 вольт. Его и установим. Время 2 часа, без пауз и реверса. Запускаем.

Напряжение быстро достигло максимума, ток снижается. Если строго следовать инструкции Exide, нужно напряжение ещё выше, чтобы стабилизировать ток 2% на протяжении всех двух часов, но Кулон-912 такой технической возможности не предоставляет.

Прошло 36 минут, ток при 16.49 В колеблется от 200 до 410 мА.

После двух часов завершающего этапа «высоковольтного» дозаряда температура АКБ 27.8 градуса. Аккумулятор не «закипел» и не раздулся.

Ведь мы не превышали ток и время этапа.
При длительном нахождении даже под буферным напряжением в источниках бесперебойного питания изношенные AGM аккумуляторы перегреваются и вздуваются.

Чтобы это предотвратить, можно долить дистиллированную воду и произвести полный десульфатирующий дозаряд. Таким способом во многих случаях удаётся восстановить AGM аккумулятор ИБП, если несуще-токоведущие конструкции из свинцового сплава не разрушены длительным перезарядом. Однако после вскрытия крышек над клапанами и долива появляется риск утечки электролита при расположении АКБ не вверх пробками.

Спросите, какой может быть перезаряд у сульфатированного, то есть, недозаряженного аккумулятора? — Такой, что при недостатке воды и напряжения для преобразования рабочих сульфатов в заряженные активные массы, электроэнергия идёт на дальнейшую потерю воды и наработку активных масс из решёток и тоководов. Положительные окисляются и рассыпаются, а отрицательные из сплошных становятся губчатыми. Иногда при вскрытии вышедшей из строя AGM АКБ обнаруживаются наросты губчатого свинца, приведшие к короткому замыканию.

В случае работы АКБ под буферным напряжением 13.8 В, инструкция Эксайд предписывает рассмотеть возможность применения такого трёхступенчатого профиля заряда, (основной заряд, первый дозаряд, второй дозаряд), раз в месяц. Как минимум, это необходимо делать два раза в год. При зимней эксплуатации, подзаряд (без третьего этапа) желательно производить раз в неделю.

Диалектика свинцово-кислотных батарей такова, что недозаряд ведёт к сульфатации, а перезаряд к потере воды и коррозии. Противоречие разрешается следующим образом: рабочие заряды и в циклическом, и в буферном режимах осуществляются при пониженных напряжениях, минимизирующих коррозию и потерю воды, но неизбежный при такой эксплуатации недозаряд компенсируется периодическим полным стационарным выравнивающим дозарядом. Также последний необходим после каждого глубокого разряда аккумуляторной батареи.

Непонимание этой диалектики, разницы между повседневным и «лечебно-профилактическим» зарядами, и необходимости соблюдения напряжений, токов, времени, условий начала и завершения этапов зарядного профиля ведут к возникновению и поддержанию мифов и предрассудков на тему аккумуляторов и зарядных устройств.

Также следует понимать, что рекомендации и предписания в различной литературе даются применительно к тому оборудованию, наличие которого предполагается в распоряжении адресата. Например, стабилизаторы постоянного тока, (за исключением барретеров, в качестве которых применяются лампочки и иные мощные проволочные резисторы), вошли в доступный арсенал для обслуживания АКБ не сразу, и до сих пор имеются не везде. Потому до сих пор действует немало документации, составленной под старое оборудование, где приходится ограничивать напряжение в силу невозможности тонко и оперативно регулировать ток.

После суточного отстоя, сравним показания двух аккумуляторных тестеров, старого DHC BT280 и нового Konnwei KW600.

Новый тестер выдал показания как старый в режиме обычных, не AGM АКБ.

По этому вопросу Виктор написал представителю Konnwei, в ответ получена рекомендация обновить прошивку тестера с помощью официального приложения, так как алгоритмы для разных типов АКБ у них тогда были на стадии доработки. (Обновлений с тех пор было несколько, и в 2021 году с тестерами Konnwei всё отлично). А пока, (на август 2019 года), достоверными считаем показания DHC BT280, которые проявили повторяемость на протяжении испытаний двух АКБ Topla.

Итак, пусковые характеристики этого AGM аккумулятора мы восстановили. Что насчёт ёмкости? Произведём восьмой по счёту контрольный разряд по ГОСТ.

Ёмкость 20-часового разряда поднялась на

5,63%

, и теперь на

4,43%

превышает номинальную! Прекрасный результат!

Заметим, что только дозаряд с повышенным перенапряжением позволил полностью восстановить ёмкость после недозаряда ЗУ BL1215 в КТЦ4, когда аккумулятор потерял 5.34% ёмкости.

Краш-тест этой АКБ вместе с параллельно тестируемой Topla Energy E60X недельным разрядом включенными фарами будет в следующей публикации.

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Устройство защиты автомобильного аккумулятора от разряда при питании гаджетов от гнезда прикуривателя

На приборной панели большинства автомобилей есть гнездо прикуривателя. Прикуриватель работает как источник тепла для поджигания сигарет. Такое гнездо может работать также как источник электропитания для различных гаджетов вроде мобильных телефонов, планшетов, mp3 проигрывателей, ноутбуков и т. д. Некоторые из таких устройств могут быть напрямую подключены в гнездо прикуривателя, в то время как другим требуется использование инвертора (DC-AC конвертор).

Однако есть одна проблема. Если использовать гнездо прикуривателя для питания гаджетов с заглушенным двигателем автомобиля, есть риск полностью разрядить его аккумулятор. Предлагаемое электронное устройство позволяет питать гаджеты от бортовой электросети автомобиля не рискуя полностью разрядить аккумулятор.

Приставка обеспечивает электропитание подключенного электронного устройства с применением механизма защиты от пониженного напряжения. Устройство представляет собой доработанный кабель питания от прикуривателя (см. рис 3). Таким образом нам понадобится такой кабель. Разрезаем кабель на две части. Входную часть кабеля припаеваем на вход платы устройства защиты (порт J1 INPUT). Питание 12в поступает через диод D1, который защищает схему от подключения с неправильной полярностью.

Принципиальня схема устройства защиты аккумулятора

Сердцем устройства является микросхема TL431. Микросхема представляет собой регулятор напряжения, включенный как компаратор. Когда напряжение на управляющем контакте TL431 превысит порог 2.5в на катоде (К) микросхемы появится низкий уровень, что изменит режим работы транзистора Т1, который в свою очередь, включит MOSFET транзистор Т2. Таким образом нагрузка (заряжаемый или питаемый гаджет) будет подключен к источнику напряжения (аккумулятору). Нагрузка подключается к контакту J2, а аккумулятор (гнездо прикуривателя) – к J1.

Цоколевка транзисторов и микросхемы

Однако, если напряжение автомобильного аккумулятора упадет ниже 10 вольт, то напряжение на управляющем электроде TL431 станет ниже 2,5 в. На катоде микросхемы появится высокий уровень напряжения и транзистор Т1 закроет транзистор Т2. Цепь питания разорвется и наш гаджет будет отключен от автомобильного аккумулятора для предотвращения его глубокого разряда. Светодиод LED1 используется как простейший индикатор состояния устройства. Выключатель S1 – это выключатель питания.

Проверка и настройка устройства защиты

Для проверки приставки подайте на контакт J1 напряжение 12 вольт от лабораторного истрчн ка питания. Подстройкой триммера VR1 добейтесь свечения светодиода LED1 и появления на выходе устройства напряжения 12в. Теперь уменьшитевыходное напряжение лабораторного источника питания. Убедитесь, что светодиод гаснет при напряжении менее 10 вольт. При этом также должно пропадать напряжение на выходе приставки (J2).

Микросхема IC1 это трехвыводной настраиваемый шунт-регулятор. Его выходное напряжение может быть выбрано любым в диапазоне от 2.5 до 3.6 в. Изменением номиналов резисторов R1 и R2. Эти два резистора представляют собой обычный делитель напряжения. Транзистор Т2 это n-канальный MOSFET транзистор общего применения. Этот транзистор можно заменить на любой, с параметрами близкими к тому, что указан на схеме. Транзистор Т2 нужно установить на радиаторе для лучшего отвода тепла.

Внешний вид устройства.

После сборки печатную плату нужно установить в небольшой пластмассовый или металлический корпус с отверстиями под выключатель питания и светодиод. В наше время идеальным вариантом можно считать корпус, напечатанный на 3d принтере.

Какие проблемы помогают решить современные инновационные зарядные устройства линейки СибАмпер?

В настоящее время существует большое разнообразие видов аккумуляторных батарей и фирм их производителей. В связи с особенностями технологии производства, произведенные аккумуляторные батареи имеют характерные эксплуатационные отличия, т.е. имеют отличия как в области применения, так и в обслуживании. 

Срок службы аккумуляторной батареи зависит от многих факторов. Основные — температура аккумулятора, ток разряда, глубина разряда, ток заряда, напряжение заряда, профиль заряда, температурная компенсация напряжения заряда и время заряда. Основным фактором старения аккумуляторной батареи при разряде является глубина разряда. Для примера приведем график зависимости количества циклов от глубины разряда аккумуляторов Ventura, который представлен на Рисунке 1.

График взят из руководства по эксплуатации промышленных аккумуляторов Ventura www.wizard-m.ru/downloads/it/instruction/instruction_ventura.pdf

Рисунок 1 — Зависимость количества циклов от глубины разряда аккумуляторов Ventura.

В процессе заряда можно выделить несколько факторов, которые влияют на старение аккумуляторной батареи:

1. Точность поддержания напряжения заряда

Высокое напряжение заряда ведет к увеличению температуры аккумуляторной батареи и повышенному выделению газов через аварийный клапан, что приводит к осушению аккумуляторной батареи и быстрой ее деградации. В свою очередь низкое напряжение заряда ведет к глубокой сульфатации аккумуляторной батареи и потери ее емкости.

2.    Уровень пульсации тока заряда

Для достижения максимального срока службы аккумуляторной батареи переменная составляющая тока, протекающего через батарею во всех режимах и обусловленная всеми нагрузками, не должна превышать 0,1∙С10 [Ампер] RMS, по рекомендации Ventura. Это означает, что необслуживаемые аккумуляторы необходимо использовать совместно с импульсными зарядными устройствами, работающими на частоте в десятки килогерц и обеспечивающими постоянное напряжение (не пульсирующее в такт с напряжением в сети 220В 50Гц) (данные взяты из статьи «Ликбез по кислотным аккумуляторам» https://samodelcin.nethouse.ru/page/38684).

3.    Точность поддержания тока заряда.

Разряженный аккумулятор в начальной фазе заряда потребляет большой ток. Слишком большой начальный ток может вызвать перегрев аккумулятора и его повреждение. Поэтому в начале заряда ток следует ограничивать на уровне 0,25∙С10 [Ампер] при эксплуатации в циклическом режиме и на уровне 0,1∙С10 [Ампер] при ускоренном заряде аккумуляторов, эксплуатирующихся в режиме непрерывного подзаряда.

4.    Точность поддержания напряжения подзаряда

Завышенное и заниженное напряжение приводят к ускоренной коррозии электродов. При заниженном напряжении аккумуляторная батарея испытывает недозаряд, что приводит к необратимой сульфатации активной массы пластин, ускорению коррозии решеток и, как следствие, досрочному выходу аккумуляторов из строя. Для примера приведем график зависимости срока службы аккумуляторной батареи от уровня напряжения заряда, приведенного к ячейке аккумуляторной батареи Ventura, который представлен на Рисунке 2.

 

Рисунок 2 — Зависимость срока службы аккумулятора Ventura от напряжения подзаряда.

5.    Температурная компенсация

При повышении температуры происходит увеличение электрохимической активности аккумулятора, а при понижении температуры – соответственно снижение. Поэтому при повышенной температуре напряжение заряда следует снижать во избежание перезаряда, а при пониженной температуре – повышать, чтобы не допустить недозаряда. Как правило, для достижения максимальной продолжительности срока службы аккумулятора, рекомендуется применять зарядные устройства с функцией термокомпенсации напряжения заряда. Рекомендованный коэффициент термокомпенсации для аккумуляторов Ventura составляет минус 3мВ/°С/элемент для режима поддерживающего заряда и минус 4мВ/°С/элемент для режима заряда при циклической эксплуатации. Стандартно средняя точка принимается при температуре 25°С. Для примера приведем график зависимости напряжения заряда от температуры для режимов постоянного подзаряда и циклического применения аккумуляторной батареи Ventura, который представлен на рисунке 3. 

Рисунок 3 — Соотношение между напряжением заряда аккумулятора Ventura и температурой.

В связи с широкой номенклатурой фирм и типов производимых аккумуляторов можно подобрать аккумуляторную батарею под необходимые задачи, тем самым обеспечив максимально возможный срок ее службы.

Но как правильно подобрать необходимое зарядное устройство?

Фирмы изготовители аккумуляторных батарей рекомендуют конкретные значения параметров заряда, причем у разных фирм значения для одного и того же типа аккумуляторной батареи могут варьироваться. Следовательно, невозможно использовать одно стандартное зарядное устройство с усредненными параметрами, так как это приведет к сокращению срока службы аккумуляторной батареи и экономическим потерям.

В связи с этим к современным зарядным устройствам предъявляются следующие требования:

1.    Настраиваемые параметры заряда: ток, напряжение, температурная компенсация, время заряда и профиль заряда.
2.    Высокая точность установки и поддержания параметров заряда, не менее 1%.
3.    Возможность заряжать разные типы аккумуляторных батарей, в том числе высокоемких Li-ion.
4.    Наличие датчика температуры аккумуляторной батареи.
5.    Измерение напряжения аккумуляторной батареи непосредственно на ее клеммах.
6.    Кроме основного процесса заряда, зарядное устройство должно обеспечивать настраиваемые режимы десульфатации и выравнивающего заряда.
7.    Наличие дополнительных сигнальных входов и выходов для совместной работы с другими устройствами.

Производственная компания «СибКонтакт», как производитель современной преобразовательной техники, поставила задачу разработки зарядных устройств, удовлетворяющих вышеописанным требованиям и помогающих решить проблемы как частных клиентов, так и бизнеса.

В течение трех лет велась разработка концепта зарядного устройства на современной элементной базе как зарубежных, так и отечественных производителей. Отдельно необходимо выделить программное обеспечение, которое соответствует возможностям самых передовых фирм изготовителей зарядных устройств. Собранные опытные партии зарядных устройств прошли проверку у реальных потребителей (один из них — государственное предприятие ПАТП-4, отзыв предприятия размещен здесь первый в списке). Отзывы и предложения потребителей были учтены при дальнейшей модернизации зарядного устройства.

В процессе отработки технических решений и программного обеспечения компания «СибКонтакт» активно взаимодействовала с фирмами — изготовителями аккумуляторных батарей. Одной из таких фирм является инновационная отечественная компания «ЛИОТЕХ». Примененные алгоритмы заряда Li-ion аккумуляторных батарей были разработаны совместно с инженерами компании «ЛИОТЕХ». Процесс сбора и обработки информации с каждой ячейки Li-ion аккумулятора осуществлялся с помощью Системы контроля и управления аккумуляторной батареей (СКУ), разработанной компанией СибКонтакт.

Какие проблемы помогают решить зарядные устройства линейки СибАмпер?

1.     Вы  не зависите от фирмы изготовителя аккумуляторной батареи и легко может применять разные типы аккумуляторов от разных фирм изготовителей. Одно зарядное устройство можно использовать для всех типов свинцово-кислотных и Li-ion аккумуляторных батарей.
2.    Вам нет необходимости подбирать аккумуляторные батареи под одинаковое напряжение. В зависимости от цели и мощности нагрузки можно использовать как 12 В, так и 24 В аккумуляторные батареи, при этом использовать одно зарядное устройство.
3.    Вы можете без проблем перейти с одного типа аккумуляторных батарей на другой. Например, с AGM на GEL или Li-ion, при этом продолжать пользоваться одним зарядным устройством.
4.    Вы можете использовать аккумуляторные батареи разной емкости от 50 Ач до 1000 Ач и более благодаря широкому диапазону регулируемого тока заряда,при этом продолжать пользоваться одним зарядным устройством.
5.    Если Вы пользуетесь электрическими штабелерами, ричтраками, погрузчиками, карами, поломоечными машинами и другой подобной техникой,  можете не переживать при замене аккумуляторной батареи. Теперь нет необходимости зависеть от навязанной аккумуляторной батареи фирмой изготовителем штабелера или кара. Можно приобрести одну подходящую или разные подходящие по типу аккумуляторные батареи, при этом продолжать пользоваться одним зарядным устройством.
6.    Благодаря высокому току заряда можете быстро зарядить аккумуляторную батарею, что особенно важно для передвижного бизнеса, работающего на аккумуляторных батареях — накопителях:

• морозильные камеры
• «магазины на колесах»
• передвижные кофейные станции, станции с прохладительными напитками
• станции для изготовления сахарной ваты
• мобильные кухни, автодомики
• мобильные пункты управления
• соревнования по автозвуку
• передвижные базовые станции мобильной связи или телевидения
• передвижные медицинские станции и другие автономные объекты, работающие от аккумуляторных батарей большой емкости.

7.    Благодаря высокому току заряда, можете одновременно зарядить несколько аккумуляторных батарей – накопителей за ночное время с помощью одного зарядного устройства.
8.    Вы не только можете быстро и качественно зарядить аккумуляторную батарею, но и так же восстановить ёмкость аккумуляторной батареи после глубокого разряда и ёмкость сульфатированной аккумуляторной батареи. Для глубоко разряженных аккумуляторов есть специальная стадия заряда — плавный старт, при которой зарядное устройство заряжает аккумулятор малым током, до установленного напряжения и стадия выравнивающий заряд, при которой на аккумулятор подается повышенное напряжение для лучшего перемешивания электролита. Ограничение тока необходимо для того, чтобы аккумулятор не разогрелся и не начал выделять водород в больших количествах. Это может привести к потере части электролита,что через 20-40 циклов приведет к снижению емкости аккумуляторной батареи на 60%. Для сульфатированных аккумуляторов есть стадия десульфатации.
9.    Вы можете использовать зарядное устройство в качестве зарядно-выпрямительного устройства в дополнение к зарядному устройству источников-бесперебойного питания или систем резервирования. Благодаря возможности выставить напряжение возобновления заряда, зарядное устройство автоматически зарядит аккумулятор при его разряде, запитает нагрузку и поддержит аккумулятор в заряженном состоянии неограниченное время.
10.    Вы освободите дополнительное время для себя, так как процесс заряда полностью автоматический. Зарядное устройство в автоматическом режиме пройдет все включенные стадии заряда и выключится или перейдет в буферный режим после завершения заряда.
11.    Благодаря программируемым сигнальным входам и выходам, можно легко решить проблемы связи зарядного устройства с другими устройствами, например, инвертором, солнечным контроллером заряда, другим зарядным устройством или дополнительной индикацией. Например, можно выставить уровень пониженного или повышенного напряжения на аккумуляторной батарее, при котором зарядное устройство отключит или включит, допустим, инвертор или солнечный контроллер заряда. Или выставить общее время заряда, при наступление которого сработает индикация или выключится / включится другое устройство. Можно так же настроить индикацию, которая покажет недопустимые параметры сетевого напряжения для заряда, пониженное или повышенное напряжение сети. Так же с помощью программируемого входа можно дистанционно включать или отключать процесс заряда.  Настраиваемые параметры очень обширны, наш клиент может осуществить самые нестандартные возможности, которые могут понадобиться в процессе эксплуатации.
12.    Благодаря пульту управления, получите полные сведения о процессе заряда, об ошибках в процессе заряда, об отсутствии сетевого напряжения питания, повышенной или пониженной температуре аккумуляторной батареи. В случае недопустимых параметров для заряда, зарядное устройство автоматически выключится и затем автоматически восстановит процесс заряда при достижении допустимых параметров для заряда аккумуляторной батареи, тем самым убережет ваше имущество. Так же зарядное устройство выдаст предупреждение о необходимости замены аккумуляторной батареи при ее неспособности держать напряжение.
13.    Вы получите специализированную поддержку сервисного центра и инженерной группы при решении технических задач.

14.    Вы получаете надежного партнера на долгие годы.
15.    Вы получаете современное зарядное устройство за оптимальную цену.

Зарядные устройства серии СибАмпер позволяют решать большинство проблем как для бизнеса, так и для частных клиентов.

Программное обеспечение и возможности зарядного устройства своевременно модернизируются для того, чтобы решать самые сложные задачи для Вашего бизнеса. Компания «СибКонтакт» продолжает сотрудничество с фирмами изготовителей аккумуляторных батарей, чтобы всегда быть в тренде, находиться на самых высоких позициях и предлагать лучшие и комплексные решения Ваших проблем!

Узнать больше о СибАмпер в интернет-магазине
 

При частичном или полном использовании данного материала ссылка на сайт sibcontact. com обязательна

Контроллер MPPT 40А 12/24В, EYEN

 

 

Данный Контроллер является недорогим, но надежным и многофункциональным MPPT контроллером заряда-разряда аккумулятора от фотоэлектрических солнечных батарей.

Использование MPPTконтроллера позволяет увеличить зарядный ток, поступающий на аккумуляторы от солнечных батарей,  до 30% по сравнению с обычными контролерами.

Основные характеристики данного контроллера приведены в таблице.

Номинальное напряжение	MPPT 12/24/48В
Максимальный ток заряда аккумулятора(включая ток, потребляемый нагрузкой)	40/60А
Максимальный ток, потребляемый нагрузкой	15А
Допустимый диапазон напряжений солнечной батареи	15-45В для 12В, 30-70В для 24В, 60-100В для 48В.
Максимально допустимое напряжение холостого хода солнечной батареи	100В
Защита от превышения максимального тока, потребляемого нагузкой	2. 0 * Ток номинальный>5сек
	1.5 * Ток номинальный>5сек
	1.5 * Ток номинальный — в завсисмости от температуры контроллера
Потребление в режиме ожидания	< 10mA
Напряжение основного заряда	14.6В	29.2В	29.2В
Напряжение поддерживающего заряда	13.4В	26.8В	53.6В
Напряжение выравнивающего заряда	14.0В	28.0В	56.0В
Напряжение отключения солнечных батарей(защита от перезаряда аккумулятора)	14.8В	29.6В	59.2В
Возобновление подключения солнечных батарей(после защиты от перезаряда аккумулятора)	13.6В	27.2В	54.4В
Напряжение отключения нагрузки (защита от переразряда аккумулятора)	10.8В	21.6В	43.2В
Возобновление подключения нагрузки (после защиты от переразряда аккумулятора)	12. 3В	24.6В	49.2В
Температурный коэффициент	-13.2mВ/℃	-26.4mВ/℃	-52.8mВ/℃
Допустимая температура	0-40℃ (Полная мощность) 40-60℃ (Снижение мощности)
Клас защиты	IP21
Размеры	202х66х140мм
Вес	1.4кг

 

Основное преимущество данного контролера состоит в возможности выбора типа заряжаемого акумулятора и соответственно установка оптимальных параметров для работы имеющегося типа аккумуляторов. Так Данный контроллер позволяет работать с щелочными акумуляторами, требующими значительно большего напряжения (по сравнению с кислотными аккумуляторами) для полного заряда.

 

 Таблица  выбора  типа  аккумулятора

№ п/п	Описание	12-вольт		24-вольта		48-вольт		Зарядная функция
		Поддер живаю щий заряд (В)	Основ ной/Вырав ниваю щий заряд (В)	Поддер живаю щий заряд (В)	Основ ной/Вырав ниваю щий заряд (В)	Поддер живаю щий заряд (В)	Основ ной/Вырав ниваю щий заряд (В)
0	Выравнивающий заряд № 1	13,2	*15	26,4	*30	52,8	*60	Ток заряда-до 40А
1	Выравнивающий заряд № 2	13,2	*15,5	26,4	*31	52,8	*62	Ток заряда – по умолчанию
2	Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого разряда тип 2	13,3	15	26,6	30	53,2	60	Обеспечивает дополнительный возможный вариант заряда для свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда
3	Не определен	13,6	14,3	27,2	28,6	54,4	57,2	Возможная дополнительная настройка режима заряда АКБ
4	Гелевый аккумулятор тип 2	13,7	14,4	27,4	28,8	54,8	57,6	Рекомендован для гелевых аккумуляторв с высоким напряжением поддерживающего заряда
5	Гелевый аккумулятор тип 1	13,5	14,1	27	28,2	54	56,4	Рекомендован для стандартных гелевых аккумуляторов
6	Свинцово-Кальцевый аккумулятор (PcCa-lead Calcium)	13,2	14,3	26,4	28,6	52,8	57,2	Используйте эту настройку для заряда герметичных автомобильных аккумуляторов,
7	Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого разряда тип 1	13,4	14,6	26,8	29,2	53,6	58,4	Рекомендован для стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда
8	Щелочной аккумулятор (NiCad) тип 1	14	16	28	32	56	64	Рекомендован для щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов
9	Щелочной аккумулятор (NiCad) тип 2	14,5	16	29	32	58	64	Рекомендован для щелочных аккумуляторов никель-железо

 

Контроллеры EYEN можно подключать параллельно к одной группе аккумуляторов.

Параллельно можно подключать до 3-ех контроллеров. Это позволяет увеличить ток заряда с 40А(60А) до 80А(120А) при подключении двух контроллеров параллельно и до 120А(180А) при параллельном подключении трех контроллеров.

Схема параллельного подключения нескольких контроллеров к одной группе аккумуляторов приведена на рисунке.

 

 

 

В данном MPPT контроллере EYEN реализована светодиодная индикация для демонстрации текущего режима работы контроллера.

Для индикации используются два светодиода-одноцветный(светодиод №1 — Power) и многоцветный(светодиод №2 – Charge Mode).

Истолковать светодиодную индикацию поможет следующая таблица, где

PV — напряжение солнечной батареи

BV — напряжение аккумулятора

BAT- аккумулятор

LVD– напряжение, при достижении которого отключается нагрузка

LVR– напряжение, при достижении которого питание снова подается на нагрузку

 Таблица светодиодной индикации режима работы MPPT контроллера

№ п/п	Светодиод №1 (Power)			Светодиод №2 (Charge mode)			Описание	Режим работы
	Цвет Светодиода	Вкл	Выкл	Цвет Светодиода	Вкл	Выкл
1	Зеленый постоянный	всегда	0	Красный постоянный	всегда	0	Заряд идет ( PV>BV), BAT	Стандартный
2	Зеленый постоянный	всегда	0	Оранжевый постоянный	всегда	0	Заряд идет ( PV>BV), LVD
3	Зеленый постоянный	всегда	0	Зеленый постоянный	всегда	0	Заряд идет ( PV>BV), BAT>LVR
4	Зеленый постоянный	всегда	0	Красный мигающий	1сек	1сек	Заряд идет ( PV>BV), BAT	Снижение мощности
5	Зеленый постоянный	всегда	0	Оранжевый мигающий	1сек	1сек	Заряд идет ( PV>BV), LVD
6	Зеленый постоянный	всегда	0	Зеленый мигающий	1сек	1сек	Заряд идет ( PV>BV), BAT>LVR
7	Выключен	0	всегда	Оранжевый мигающий	1сек	6сек	Напряжение аккумулятора ниже необходимого	Ошибка
8	Зеленый мигающий	3сек	6сек	Выключен	0	всегда	Ток нагрузки выше допустимого или напряжение нагрузки не соответствует необходимому
9	Зеленый мигающий	3сек	6сек	Выключен	0	всегда	Перегрев контроллера
10	Зеленый мигающий	1сек	1сек	Красный мигающий	1сек	1сек	Напряжение солнечной батареи выше допустимого
11	Зеленый мигающий	1сек	1сек	Оранжевый мигающий	1сек	1сек	Напряжение солнечной батареи ниже допустимого
12	Зеленый мигающий	1сек	6сек	Красный мигающий	0	всегда	Напряжение аккумулятора выше необходимого
13	Зеленый мигающий	всегда	0	Красный мигающий	0	всегда	Контроллер включается в течении 3 сек, если время включения контроллера более 3 сек, то напряжение аккумулятора не соответствует допустимому диапазону

Инструкция по эксплуатации(на английском языке)

Информация об отключении по низкому напряжению

Во-первых, Kendrick не использует судовые аккумуляторы глубокого цикла (далее DCB) в наших продуктах, но многие из наших клиентов действительно используют их в полевых условиях.

Некоторые из наших клиентов, которые используют DCB, просили нас снизить (или отключить) отсечку по низкому напряжению (LVC) наших контроллеров нагревателя росы, чтобы они могли глубже погрузиться в цикл этих батарей. Некоторые жаловались, что функция LVC отключается слишком рано для их типа батареи. Существует мнение, что отключение DCB ниже наших контроллеров 11 не причинит вреда.Функция отключения 6 В.

Дело в том, что любая свинцово-кислотная батарея, будь то гелевый элемент, AGM или залитые батареи, такие как DCB, должна отключаться при напряжении 11,6 вольт. Несоблюдение этого требования увеличивает риск повреждения аккумулятора, а при достаточно глубоком погружении в заряд аккумулятора аккумулятор разрушается. При этом самый низкий уровень, до которого может быть разряжена свинцово-кислотная батарея, ПОД НАГРУЗКОЙ , составляет 10,8 В, но это не рекомендуется (подробнее об этом ниже).

Многие ошибочно полагают, что DCB можно глубоко погрузить в цикл зарядки просто потому, что это батарея «глубокого разряда». Это неправда. Что на самом деле означает «глубокий цикл», так это наличие тока в ситуациях, требующих более высокой силы тока. Пользователю батареи глубокого разряда будет легче потреблять более высокую силу тока (например, при запуске двигателя) от DCB, чем от гелевого элемента или AGM. При силе тока, используемой астрономами-любителями, кривые разряда этих батарей практически идентичны, и обе должны быть отключены при напряжении 11,6 вольт, чтобы поддерживать долгосрочную жизнеспособность рассматриваемой батареи. Единственное преимущество аккумуляторов глубокого разряда в том, что они, как правило, имеют большую конфигурацию ампер-часов, чем AGM или гелевые элементы.

Также важно отметить, что батареи глубокого разряда требуют регулярного обслуживания, в отличие от AGM и гелевых элементов. DCB следует проверять еженедельно с помощью ареометра, чтобы убедиться, что удельный вес батареи составляет 12,85, а элементы необходимо регулярно проверять для поддержания уровня жидкости в элементах. В ситуациях, когда важен доступ к батарее с высоким током и безопасная транспортировка батареи может быть достигнута без проливания кислотного электролита из батареи, батарея глубокого разряда имеет смысл.В любом другом случае предпочтительным аккумулятором будет AGM или гелевый элемент. Кендрик использует AGM в наших силовых агрегатах, которые не проливаются.

И наконец, что очень важно, когда любая свинцово-кислотная батарея, независимо от типа, становится ниже допустимого для использования напряжением (11,6 В), сила тока увеличивается, чтобы соответствовать требованиям к мощности используемого оборудования.

Например, предположим, что у вас есть система, которая требует мощности 50 Вт и использует батарею глубокого разряда. При напряжении 12 В постоянного тока вам потребуется потребляемый ток чуть более 4.1 ампер для получения этих 50 ватт. Если вы понизите этот DCB до 6 вольт и все еще нуждаетесь в мощности 50 ватт, вы теперь заставите батарею выдавать 8,33 ампера. Более чем в два раза больше силы тока! В такой ситуации, даже если вы все еще потребляете всего 50 Вт, эти дополнительные усилители могут разрушить тонкие медные следы на ваших печатных платах, а также транзисторы, диоды и микросхемы во многих электронных устройствах, используемых астрономами-любителями, особенно астрофотографы там. БУДЬ ОСТОРОЖЕН!

Если вы цените свою электронику и аккумулятор, не обходите функцию отключения по низкому напряжению наших контроллеров росы с помощью преобразователей постоянного тока в постоянный, которые повышают напряжение до 12 В постоянного тока с напряжений ниже 11.6 вольт постоянного тока.

В завершение
Любой, у кого батарея, кажется, отключается слишком рано, может быть поврежден из-за слишком глубокой разрядки (даже один раз), поврежден из-за плохого обслуживания электролита или является старым и больше не подлежит обслуживанию. Аккумулятор, который регулярно разряжается до 10,8 В, а затем перезаряжается, может рассчитывать на 354 цикла зарядки аккумулятора. Аккумулятор, который регулярно разряжается до 11,6 В, а затем перезаряжается, может получить от 900 до 1000 зарядов аккумулятора.Правильно обслуживаемая батарея прослужит много лет.

Если вы цените свою электронику и аккумулятор, не обходите функцию отключения по низкому напряжению наших контроллеров росы с помощью преобразователей постоянного тока в постоянный, которые повышают напряжение до 12 В постоянного тока с напряжений ниже 11,6 В постоянного тока.

Глубокий разряд — обзор

14.2.4.6 Корреляция между насыщением ячейки электролитом, ее емкостью и электрическими характеристиками

VRLAB работают в условиях небольшого дефицита электролита H ₂ SO ₄ , в результате чего При глубоком разряде концентрация H ₂ SO ₄ в порах пластины падает до очень низких значений, и, таким образом, он может стать активным материалом, ограничивающим емкость.В попытке частично компенсировать нехватку H ₂ SO ₄ многие производители батарей VRLA используют растворы H ₂ SO ₄ с концентрациями выше 1,28, относительная плотность Повышенная концентрация H ₂ SO ₄ , однако вызывают пассивацию положительных пластин и снижение емкости.

С другой стороны, насыщение влияет на электрическое сопротивление элемента, то есть влияние тока разряда на емкость элемента увеличивается.

На рис. 14.12 показано влияние насыщения элемента на его резервную емкость при разряде с током 25 А [20]. Резервная емкость является линейной функцией насыщения при малых токах разряда.

Рисунок 14.12. Влияние насыщения ячейки на резервную емкость при 25 А [20].

На рис. 14.13 показана взаимосвязь между напряжением батареи на 30-й секунде (-ах) разряда и номинальным холодным пусковым током при –18 ° C [20]. Требуется, чтобы напряжение батареи было выше 7.2 В. Полученные результаты показывают, что это требование выполняется вплоть до насыщения ячеек 78%. Другой вывод состоит в том, что зависимость 30-го напряжения от насыщения не является линейной зависимостью для разряда при низких температурах и высоких токах. Такое поведение батареи может быть связано с ее проводимостью как функцией насыщения. Электропроводность представлена ​​на рис. 14.13 как отношение проводимости батареи при заданном насыщении к проводимости при 100% насыщении. Данные на рисунке также указывают на то, что при насыщении выше 78% увеличивается проводимость батареи и увеличивается ее напряжение.

Рисунок 14.13. Влияние насыщения на высокую пропускную способность. Примечания: Результаты относятся к батарее 12 В. Коэффициент проводимости — это проводимость аккумулятора по сравнению с проводимостью при 100% насыщении. Напряжение 30 с относится к батарее, разряженной при номинальном холодном пусковом токе при –18 ° C. Требуется, чтобы через 30 с после разряда напряжение батареи превышало 7,2 В [20].

На рис. 14.14 представлены изменения тока ячейки при 2,55 В в зависимости от насыщения при 22 ° C [21].

Рисунок 14.14. Установившиеся токи при 2,55 В, Ta = 22 ° C и различных насыщениях [21].

При этом напряжении и при насыщении выше 80% ток элемента увеличивается на 3,5 А с уменьшением насыщения элемента на 10%. Когда насыщение падает ниже 80%, ток быстро возрастает, вероятно, потому, что между положительной и отрицательной пластинами открываются новые газовые каналы, облегчая диффузию кислорода к отрицательным пластинам, где он электрохимически восстанавливается. Для проверки этой гипотезы были проведены вольтамперные испытания модели 4.Ячейки емкостью 5 Ач с насыщением от 75% до 77% проводили при 22 ° C. Полученные результаты представлены на рис. 14.15 [21].

Рисунок 14.15. Зависимость тока элемента от приложенного напряжения для элементов емкостью 4,5 Ач с насыщением 75–77%, поляризованными при 22 ° C [21].

До 2,45 В через элемент протекает относительно небольшой ток. При 2,48 В ток резко возрастает. Очевидно, это связано с началом выделения кислорода на положительных пластинах и его диффузией к отрицательным по доступным свободным газовым каналам в сепараторе AGM при насыщении 75–77%.Для протекания этого высокого тока через ячейку, помимо скорости переноса кислорода между двумя пластинами, еще одним важным параметром является транспортировка ионов H ⁺ по электролитическим каналам между пластинами (рис. 14.2).

Экспериментальные данные на рис. 14.15 показывают, что диффузия ионов водорода не препятствует работе кислородного цикла. Благодаря высокой подвижности ионов H ⁺ даже уменьшенного количества электролитических каналов (75%) достаточно для поддержания высокой скорости электрохимической реакции восстановления кислорода.

Рассмотрев перенос ионов кислорода и водорода между положительной и отрицательной пластинами, давайте теперь обсудим процессы восстановления кислорода на отрицательных пластинах.

Часто задаваемые вопросы по переходу на литиевую зарядку

Одним из требований к литиевой батарее для получения этого списка UL является наличие встроенной системы управления батареей (BMS) . Этот электронный блок выполняет несколько функций, чтобы обеспечить безопасность и длительный срок 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 контролирует состояние заряда для 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 непрерывной 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 они прослужат намного дольше своего гарантийного срока 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 аккумуляторов 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, сохраняют свой 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.

Причиной такой более быстрой перезарядки является уникальный химический состав литиевых батарей , который позволяет им принимать полный заряд зарядного устройства, пока оно почти не достигнет полной зарядки. Химический состав свинцово-кислотных батарей 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 (Ач) 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 приблизительно 6-8 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. В вашей солнечной системе должен быть контроллер солнечной энергии, который позволяет установить ограничение на максимальное напряжение зарядки от солнечных панелей. Это максимальное напряжение должно быть установлено на 14.6 В для Литий-железо-фосфатные батареи .

Могу ли я перезарядить 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 серий Progressive Dynamics PD9200, PD4000 или PD4500 с мастером зарядки для зарядки литиевой батареи?

Да, если вы готовы жить с дорогой батареей, которая заряжена лишь 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 13,6 В в нормальном режиме . 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 батарейка.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, что 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. 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 проводки RV рассчитана на безопасную работу с током 45 А, повышение его до 60 или 80-амперного зарядного устройства может вызвать тепловое событие! При переходе на литиевую батарею 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 А может перезарядить батарею на 100 Ач (100 Ач, разделенных на скорость заряда 45 А), 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 в течение длительного периода хранения. 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.

Поддержка OPTIMA® — зарядка, обслуживание, хранение и многое другое

Со временем аккумуляторы AGM, в том числе аккумуляторы OPTIMA®, могут выйти из строя. Сбои часто возникают, когда пусковая батарея используется в велосипедных приложениях, для которых лучше всего подходит аккумулятор глубокого цикла.

Хорошо, значит, у вас, по-видимому, плохой аккумулятор AGM, вы подключаете его к зарядному устройству и… НАЖМИТЕ. Зарядное устройство даже не заряжает! «Это должно быть плохой аккумулятор!» воскликнете вы. Либо это? Во многих случаях батареи OPTIMA, которые считаются плохими, на самом деле могут быть в полном порядке, просто сильно разряженными.

Самое замечательное в батареях AGM, включая батареи OPTIMA REDTOP® и YELLOWTOP®, заключается в том, что они имеют очень низкое внутреннее сопротивление.Это обеспечивает очень высокую выходную силу тока, так что аккумулятор может питать ваши аксессуары дольше и глубже, чем традиционный аккумулятор, но в то же время глубоко его разряжает.

Аккумулятор AGM с его низким внутренним сопротивлением может сбить с толку автолюбителей, потому что иногда он не работает как традиционный свинцово-кислотный аккумулятор с заливным двигателем.

Проблема в том, что большинство зарядных устройств имеют встроенные функции безопасности, которые могут предотвратить зарядку глубоко разряженных аккумуляторов.Традиционная батарея с напряжением 10,5 В или меньше считается неисправной, имеющей короткое замыкание, неисправный элемент или какой-либо другой дефект. Большинство аналоговых зарядных устройств являются двоичными и либо включены, либо выключены. Если они не загораются, это может быть связано с тем, что зарядное устройство считает, что аккумулятор «плохой». Включение для зарядки «плохой» батареи может создать небезопасный сценарий. Но факт в том, что с батареей AGM может быть все в порядке; оно просто упало ниже минимального порога напряжения для включения зарядного устройства, и зарядное устройство не знает, что делать с аккумулятором, поэтому ничего не делает.

Вот три варианта восстановления максимальной производительности глубоко разряженной батареи AGM.

ВАРИАНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ №1: ЛУЧШЕЕ РЕШЕНИЕ — ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ AGM

Лучший способ подзарядить глубоко разряженный аккумулятор AGM — это приобрести современное зарядное устройство, которое соответствует технологиям аккумуляторов. Многие зарядные устройства теперь имеют специальные настройки AGM и этапы десульфатации, которые помогают восстанавливать и восстанавливать глубоко разряженные аккумуляторы AGM.Они становятся все более распространенными и подходят для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. У них есть дополнительная возможность работать в качестве «обслуживающего персонала» аккумуляторов при хранении. Некоторые поставляются с дополнительными кольцевыми клеммами, которые можно постоянно прикреплять к выводам аккумулятора, чтобы вы могли заряжать аккумулятор извне с помощью доступного зарядного устройства или специалиста по обслуживанию. Это упрощает подключение при хранении автомобиля, грузовика, лодки или дома на колесах.

Зарядное устройство OPTIMA Chargers Digital 1200 12V Performance Battery Charger and Maintainer повышает производительность OPTIMA и других аккумуляторов AGM, восстанавливает глубоко разряженные аккумуляторы и продлевает срок их службы.Зарядное устройство OPTIMA Chargers Digital 1200 12V Performance Battery Charger and Maintainer оптимизировано при использовании с высокопроизводительными батареями AGM, но имеет расширенные возможности зарядки, которые также можно использовать со всеми традиционными типами автомобильных аккумуляторов.

Это предпочтительный метод зарядки сильно разряженной батареи.

ВАРИАНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ № 2: САМОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ЗАРЯДКИ ГЛУБОКО РАЗРЯЖЕННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Это метод восстановления для тех, кто сам использует оборудование, которое у вас есть в гараже.С помощью этой опции вы обманом заставите свое традиционное зарядное устройство зарядить глубоко разряженный аккумулятор AGM.

Вот что вам нужно:

• Зарядное устройство (до 15 А)
  
• Перемычки
  
• Хороший аккумулятор, желательно выше 12,2 В. (Это может быть AGM или залитый аккумулятор — не имеет значения.)
  
• На вид мертвый, глубоко разряженный аккумулятор AGM
  
• Измеритель напряжения
  
• Часы или таймер

А вот что вы делаете:

Подключите исправную батарею и глубоко разряженную батарею AGM параллельно — положительный к положительному и отрицательный к отрицательному. Не подключайте зарядное устройство к аккумулятору и не включайте его на этом этапе.

Теперь подключите исправный аккумулятор к зарядному устройству. Включите зарядное устройство. Зарядное устройство «увидит» напряжение исправного аккумулятора (подключенного параллельно) и начнет подзарядку.

После того, как батареи были подключены примерно в течение часа, проверьте, не нагревается ли батарея AGM слегка или нагревается на ощупь. Батареи естественно нагреваются во время зарядки, но чрезмерный нагрев может указывать на то, что с батареей действительно что-то не так.Немедленно прекратите зарядку, если аккумулятор горячий на ощупь. Также прекратите процесс, если вы услышите «газообразование» аккумулятора — шипящий звук, исходящий из предохранительных клапанов. Если он горячий или выделяет газ, НЕМЕДЛЕННО ПРЕКРАТИТЕ ЗАРЯДКУ!

С помощью измерителя напряжения часто проверяйте, не заряжена ли батарея AGM до 10,5 В или выше. Обычно это занимает менее двух часов с зарядным устройством на 10 А. Если да, отключите зарядное устройство от розетки и выньте исправный аккумулятор из зарядного устройства.Теперь подключите к зарядному устройству только глубоко разряженный аккумулятор AGM. Включите зарядное устройство и продолжайте, пока аккумулятор AGM не полностью зарядится или пока автоматическое зарядное устройство не завершит процесс зарядки. В большинстве случаев аккумулятор AGM восстанавливается.

ВАРИАНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ № 3: ПРИВЛЕЧИТЕ ПРОФЕССИОНАЛОВ

Если у вас нет зарядного устройства, вы не хотите вкладывать деньги или не из тех, кто занимается своими руками человека, это вариант для вас.

Отнесите аккумулятор профессиональному специалисту по аккумуляторным батареям, который знает технологию AGM. Большинство специалистов готовы предоставить процедуры «зарядил и проверил» бесплатно или за небольшую плату. Магазины автозапчастей, как правило, не способны точно определить состояние батареи AGM, и многие используют тестеры проводимости, которые не дают правильных показаний. Специалисты по аккумуляторным батареям (например, Interstate Batteries и другие независимые дистрибьюторы аккумуляторов) — это эксперты, которые могут помочь определить, подлежит ли ваш аккумулятор восстановлению или нет.

Можно ли использовать свинцово-кислотное зарядное устройство для аккумуляторов LiFePO4?

Привет, ребята,

Вопрос, который мы недавно получили от наших клиентов, заключается в том, можно ли заряжать LiFePO4 аккумуляторы с помощью свинцово-кислотного зарядного устройства.

Ниже вы найдете ответ, почему этого не следует делать. Простой ответ: это ВОЗМОЖНО, но вы должны быть ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНЫ и РИСКУЮТ срок службы батареи.

Литиевая батарея LiFePO4 на 12 В, полностью заряженная до 100%, будет поддерживать напряжение около 13.3-13,4в. Его свинцово-кислотный двоюродный брат будет примерно 12,6–12,7 В. Литиевая батарея при 20% емкости будет выдерживать напряжение около 13 В, ее свинцово-кислотная родственница будет около 11,8 В при той же емкости. Как видите, мы играем с очень узким диапазоном напряжения для лития, менее 0,5 В на 80% емкости.

Зарядное устройство для литиевого LiFePO4 — это устройство ограничения напряжения, которое имеет сходство со свинцово-кислотной системой. Отличия от литий-ионных аккумуляторов заключаются в более высоком напряжении на элемент, более жестких допусках по напряжению и отсутствии непрерывного или плавающего заряда при полной зарядке.В то время как свинцово-кислотный предлагает некоторую гибкость с точки зрения отключения напряжения, производители элементов LiFePO4 очень строго подходят к правильной настройке, поскольку литий-ионные аккумуляторы не могут выдерживать перезаряд. Так называемого чудо-зарядного устройства, обещающего продлить срок службы батареи и получить дополнительную емкость с помощью импульсов и других уловок, не существует. LiFePO4 — это «чистая» система, которая берет только то, что может поглотить.

Литиевые зарядные устройства основаны на алгоритме заряда CV / CC (постоянное напряжение / постоянный ток). Зарядное устройство ограничивает количество тока до предварительно установленного уровня, пока аккумулятор не достигнет предварительно установленного уровня напряжения.Затем ток уменьшается по мере того, как аккумулятор полностью заряжается. Эта система обеспечивает быструю зарядку без риска перезарядки и подходит для литий-ионных и других типов аккумуляторов.

Пример двухэтапного алгоритма зарядного устройства для литиевых батарей

Как видно из приведенного выше графика заряда, литиевая батарея имеет резкое повышение напряжения в самом конце цикла зарядки. На этом этапе зарядный ток очень быстро падает, а затем зарядное устройство переключается в режим питания.

Большинство свинцово-кислотных интеллектуальных зарядных устройств в наши дни имеют особые алгоритмы зарядки, подходящие для залитых / AGM / гелевых аккумуляторов, которые обычно требуют трехэтапного процесса зарядки: объемный / абсорбционный / плавающий. Когда зарядное устройство переходит в объемное состояние, оно обычно заряжает свинцово-кислотный аккумулятор полным током примерно до 80% емкости. В этот момент зарядное устройство перейдет в стадию абсорбции.

Типичный алгоритм свинцово-кислотного зарядного устройства

На этой фазе зарядки зарядное устройство будет поддерживать максимальное напряжение для выбранной батареи и заряжать батарею пониженным током, поскольку внутреннее сопротивление батареи не может принять ток заряда при максимальная мощность.Как только ток снизится примерно до ≤10% от общей мощности зарядного устройства, он перейдет в плавающее состояние. Стадия абсорбции также зависит от времени: если зарядное устройство все еще находится в фазе абсорбции через 4 часа, зарядное устройство автоматически перейдет в стадию поплавка. Обычно это происходит, если размер зарядного устройства меньше размера для аккумуляторной батареи или если в системе работают нагрузки, которые не позволяют зарядному устройству снизить ток ниже точки перехода.

Большинство, если не все свинцово-кислотные зарядные устройства имеют режим выравнивания. На некоторых зарядных устройствах этот режим может быть автоматическим, и его нельзя отключить. Литиевые батареи не требуют выравнивания напряжения. Применение выравнивающего заряда 15 В + к литиевой батарее приведет к необратимому повреждению элементов.

Другая функция свинцово-кислотных зарядных устройств — это возврат к основному напряжению. Напряжение полностью полностью заряженных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет около 12,7 В. Когда зарядное устройство находится в плавающем режиме, оно будет поддерживать заданное напряжение батареи (обычно в пределах 13,3-13,8 В в зависимости от типа батареи), а также поддерживать любые нагрузки, работающие в это время.Если нагрузка превысит максимальную выходную мощность зарядного устройства в плавающем режиме, то напряжение аккумулятора начнет снижаться. Как только напряжение достигнет значения «возврат к основному», зарядное устройство начнет новый цикл зарядки и начнет повторную зарядку аккумулятора.

Напряжение «возврата к основному» в свинцово-кислотных зарядных устройствах обычно составляет 12,5–12,7 В. Это напряжение для литиевой батареи слишком низкое. При этом напряжении литиевая батарея будет разряжена примерно до 10-15% уровня заряда. Алгоритмы заряда лития обычно устанавливают возврат к основному напряжению 13.1-13,2 В. Это еще одна причина того, что стандартное свинцово-кислотное зарядное устройство не подходит для литиевых аккумуляторов.

Некоторые свинцово-кислотные зарядные устройства «опрашивают» аккумулятор при запуске, чтобы определить напряжение / сопротивление аккумулятора. На основе полученной информации зарядное устройство затем определяет, с какой фазы зарядки начать. Поскольку литий будет удерживать напряжение выше 13 + В, некоторые свинцово-кислотные зарядные устройства будут рассматривать это как почти полную батарею и переходить в плавающую стадию и полностью обходить стадию зарядки. вместе.

Если вы хотите использовать свинцово-кислотное зарядное устройство на литиевой батарее, вы можете, ОДНАКО, вы НЕ должны использовать свинцово-кислотное зарядное устройство, если оно имеет автоматический «режим выравнивания», который нельзя отключить постоянно. Свинцово-кислотное зарядное устройство, которое можно настроить на зарядку не выше 14,6 В, можно использовать для обычной зарядки, а затем ДОЛЖНО отключаться после полной зарядки аккумулятора. ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять подключенным свинцово-кислотное зарядное устройство для обслуживания или хранения аккумулятора, потому что большинство из них НЕ будет поддерживать надлежащий алгоритм заряда литиевых аккумуляторов, и это приведет к повреждению аккумулятора, и это не покрывается гарантией на аккумулятор.

В конечном счете, использование зарядного устройства с особым алгоритмом зарядки литиевых батарей — лучший вариант для максимальной производительности и срока службы любой литиевой батареи.

Источник: Enerdrive.com

Контроллер заряда батареи для увеличения срока службы батареи

Контроллеры заряда для увеличения срока службы батареи

Для многих людей создание собственной системы солнечных панелей и жизнь в автономном режиме становится реальностью. мечты. Подключение солнечных панелей напрямую к одной батарее или банку батарей для зарядки может работать, но это не лучшая идея. Что необходимо, так это контроллер заряда аккумулятора, чтобы безопасно заряжать и разряжать аккумулятор глубокого разряда для увеличения срока службы.

Стандартная солнечная панель на 12 вольт, которую можно использовать для подзарядки батареи, на самом деле может выдавать почти 20 вольт на полном солнце, что намного больше напряжения, чем нужно батарее. Эта разница в напряжении между необходимыми 12 вольтами, необходимыми для батареи, и фактическими 20 вольтами, генерируемыми солнечной панелью, приводит к большему току, протекающему в батарее.

Это приводит к слишком большому нерегулируемому току, генерируемому солнечной батареей, который приводит к перезарядке батареи, что может вызвать перегрев и испарение раствора электролита в батареях, что приведет к значительному сокращению срока службы батареи и, в конечном итоге, к полному выходу батареи из строя.

Тогда качество зарядного тока будет напрямую влиять на срок службы любой подключенной батареи глубокого цикла, поэтому чрезвычайно важно защитить батареи солнечной системы зарядки от перезарядки или даже недозарядки, и мы можем сделать это с помощью Устройство регулирования заряда батареи, называемое контроллером заряда батареи .

Контроллер заряда батареи

Контроллер заряда батареи, также известный как регулятор напряжения батареи, представляет собой электронное устройство, используемое в автономных системах и системах привязки к сети с резервным аккумулятором.Контроллер заряда регулирует постоянно меняющиеся выходное напряжение и ток от солнечной панели из-за угла наклона солнца, а также согласовывает его с потребностями заряжаемых батарей.

Контроллер заряда делает это, управляя потоком электроэнергии от источника заряда к батарее на относительно постоянном и контролируемом значении.

Таким образом поддерживается максимально возможный уровень заряда батареи, защищая ее от перезарядки источником и от переразряда подключенной нагрузкой. Поскольку батареи любят стабильный заряд в относительно узком диапазоне, колебания выходного напряжения и тока необходимо строго контролировать.

Контроллер заряда солнечной батареи

Тогда наиболее важными функциями контроллеров заряда батареи, используемых в альтернативной энергетической системе, являются:

• Предотвращает чрезмерную зарядку батареи: это слишком ограничивает энергию, подаваемую в батарею зарядным устройством, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Предотвращает чрезмерную разрядку аккумулятора: автоматическое отключение аккумулятора от электрических нагрузок, когда аккумулятор достигает низкого уровня заряда.
• Обеспечивает функции управления нагрузкой: автоматическое подключение и отключение электрической нагрузки в заданное время, например, управление осветительной нагрузкой от заката до восхода солнца.

Солнечные панели производят постоянный или постоянный ток, то есть солнечное электричество, вырабатываемое фотоэлектрическими панелями, течет только в одном направлении. Таким образом, чтобы заряжать аккумулятор, солнечная панель должна иметь более высокое напряжение, чем заряжаемая батарея. Другими словами, напряжение панели должно быть больше, чем противоположное напряжение заряжаемой батареи, чтобы в батарею протекал положительный ток.

При использовании альтернативных источников энергии, таких как солнечные панели, ветряные турбины и даже гидрогенераторы, вы получите колебания выходной мощности. Контроллер заряда обычно размещается между зарядным устройством и аккумуляторным блоком и контролирует поступающее напряжение от этих зарядных устройств, регулируя количество электричества постоянного тока, протекающего от источника питания к батареям, двигателю постоянного тока или насосу постоянного тока.

Контроллер заряда отключает ток в цепи, когда батареи полностью заряжены и напряжение на их клеммах превышает определенное значение, обычно около 14.2 Вольта для аккумулятора на 12 В. Это защищает аккумуляторы от повреждений, поскольку не позволяет им чрезмерно заряжаться, что сокращает срок службы дорогих аккумуляторов. Чтобы обеспечить надлежащую зарядку аккумулятора, регулятор поддерживает информацию о состоянии заряда (SoC) аккумулятора. Это состояние заряда оценивается на основе фактического напряжения аккумулятора.

Во время периодов инсоляции ниже среднего и / или в периоды чрезмерного использования электрической нагрузки энергии, вырабатываемой фотоэлектрической панелью, может быть недостаточно, чтобы поддерживать полностью заряженный аккумулятор.

Когда напряжение на клеммах батарей начинает опускаться ниже определенного значения, обычно около 11,5 В, контроллер замыкает цепь, чтобы позволить току от зарядного устройства снова зарядить батарею.

В большинстве случаев контроллер заряда является важным требованием в любой автономной фотоэлектрической системе, и его размер должен соответствовать напряжениям и токам, ожидаемым при нормальной работе. Понимание ваших аккумуляторов и требований к их зарядке также является обязательным условием для любой солнечной системы на основе аккумуляторов.

Любой контроллер заряда аккумулятора должен быть совместим как с напряжением аккумуляторной батареи, так и с номинальной силой тока системы зарядного устройства. Но он также должен быть рассчитан на работу с ожидаемыми пиковыми или импульсными условиями от генерирующего источника или необходимыми электрическими нагрузками, которые могут быть подключены к контроллеру.

Сегодня доступны несколько очень сложных контроллеров заряда . Усовершенствованные контроллеры заряда используют широтно-импульсную модуляцию или ШИМ. Широтно-импульсная модуляция — это процесс, обеспечивающий эффективную зарядку и длительный срок службы батареи.Однако более продвинутые и дорогие контроллеры используют отслеживание точки максимальной мощности или MPPT.

Отслеживание точки максимальной мощности максимизирует зарядные токи в батарее за счет снижения выходного напряжения, позволяя им легко адаптироваться к различным комбинациям батарей и солнечных панелей, таким как 24 В, 36 В, 48 В и т. Д. В этих контроллерах используются преобразователи постоянного тока в постоянный, чтобы соответствовать напряжение и используйте цифровую схему для измерения фактических параметров много раз в секунду, чтобы соответствующим образом отрегулировать выходной ток. Большинство контроллеров солнечных панелей MPPT поставляются с цифровыми дисплеями и встроенными компьютерными интерфейсами для лучшего контроля и управления.

Выбор правильного контроллера заряда солнечной батареи

Мы видели, что основная функция контроллера заряда батареи — регулировать мощность, передаваемую от генерирующего устройства, будь то солнечная панель или ветряная турбина к батареям. Они помогают правильно обслуживать батареи системы солнечной энергии, предотвращая их перезарядку или недозаряд, тем самым обеспечивая долгий срок службы батарей.

Солнечный ток, регулируемый контроллером заряда батареи, не только заряжает батареи, но также может быть передан инверторам для преобразования постоянного постоянного тока в переменный переменный ток для питания электросети.

Для многих людей, которые хотят жить «вне сети», контроллер заряда является ценным элементом оборудования как часть солнечной панели или системы питания ветряной турбины. В Интернете вы найдете множество производителей контроллеров заряда, но выбор подходящего иногда может быть довольно запутанным, и, что усугубляет ваши опасения, они тоже недешевы, поэтому поиск хорошего качественного солнечного регулятора заряда действительно имеет значение.

Лучше не покупать более дешевые низкокачественные, так как они могут фактически повредить срок службы батареи и в долгосрочной перспективе увеличить ваши общие расходы.Чтобы немного успокоиться, почему бы не щелкнуть здесь и не ознакомиться с некоторыми из лучших контроллеров заряда аккумулятора, доступных на Amazon, и узнать больше о различных типах контроллеров заряда от солнечной батареи, доступных как часть вашей солнечной энергетической системы, что поможет вам сэкономить деньги и окружающая обстановка.

Battle Born 100 Ач LiFePO4 12 В аккумуляторная батарея глубокого разряда

Батарея

Battle Born 100 Ач LiFePO4 12 В глубокого цикла — легкая и прочная замена аналогичным свинцово-кислотным (SLA AGM или гелевым элементам, или даже затопленным элементам) батареям. Он оснащен защитной электроникой, которая контролирует параметры батареи, такие как токи зарядки и разрядки, напряжения, температуры и т. Д.

Батарея

Battle Born 100 Ач LiFePO4 12 В глубокого цикла может быть подключена последовательно и параллельно для создания аккумуляторных блоков с большей емкостью и напряжением. Его можно заряжать напрямую с помощью свинцово-кислотных зарядных устройств, только нужно быть осторожным в отношении зарядных токов и напряжений.

Литиевая батарея Battle Born 100 Ач, 12 В (BB10012) — Характеристики и характеристики

Номинальная емкость аккумулятора

BB10012 составляет 100 Ач — он способен обеспечить 5 Ампер в течение 20 часов.Литий-железо-фосфорные батареи действительно теряют некоторую емкость с увеличением тока разряда, но не так сильно, как свинцово-кислотные батареи. Кроме того, BB10012 можно полностью разряжать, в то время как большинство батарей глубокого разряда не должны опускаться ниже 20-30% от номинальной емкости, иначе их количество циклов зарядки / разрядки значительно снизится.

Номинальное напряжение батареи

BB10012 составляет 12 В, рабочее напряжение ~ 12,8 В, а напряжение зарядки должно быть около 14,4 В. Выходное напряжение во время работы довольно ровное (работа без замирания), что увеличивает эффективность большинства электрических систем.

Одной из наиболее важных функций безопасности является химический состав батарей. Литий-железо-фосфор (LiFePO4) не является «лучшим» химическим составом литиевых батарей с точки зрения емкости или тока разряда, но он является одним из самых безопасных, особенно в сочетании с защитной электроникой. Кроме того, этот аккумулятор держит заряд до одного года, не требуя дополнительного зарядного устройства.

Батарея

рассчитана на 3000-5000 циклов зарядки / разрядки, сохраняя при этом не менее 75-80% номинальной емкости батареи — просто обратите внимание, что очень важным условием является НЕ заряжать батарею токами 0.5C или больше (то есть 50A или больше!).

Для краткости: батарею теоретически можно заряжать один раз в день в течение почти 10 лет токами, которые позволят зарядить полностью разряженную батарею за 2 или более часов. В реальной жизни на аккумулятор дается гарантия 3 года.

Максимальный непрерывный ток составляет 100 ампер, в то время как батарея может обеспечить 200 ампер в течение 30 секунд — можно предположить, что в нормальных условиях батарея имеет рейтинг MCA 200 ампер.

Также батарея терпит 0.Пульсирующий ток в течение 5 секунд, что может быть очень важно, когда аккумулятор используется для питания электромобилей и при подключении / питании электроники с большими электролитическими конденсаторами (например, преобразователи постоянного / постоянного тока и постоянного / переменного тока).

Физические размеры батареи (Д x Ш x В) 12,75 x 6,875 x 9 дюймов (~ 32,4 x 17,5 x 22,9 см), что приблизительно соответствует размеру батареи BCI Group 27 / 27H или 31. Тем не менее, перед покупкой этой батареи настоятельно рекомендуется измерить текущий уровень заряда батареи.

Аккумулятор

весит всего 29 фунтов (~ 13,14 кг), что делает его одним из самых легких автомобильных и морских аккумуляторов емкостью 100 Ач. Кроме того, это один из самых дорогих автомобильных и морских аккумуляторов на 100 Ач — что-то выигрываешь, часть теряешь 🙂

Как заряжать BB10012 Battle Born Battery

BB10012 разработан для использования в качестве замены в различных морских и автомобильных системах, поэтому обычно просто избавьтесь от старой свинцово-кислотной батареи и установите ее вместо нее.И все. Однако перед этим следует проверить несколько важных моментов:

— идеальное напряжение ступени накопления / поглощения составляет от 14,2 до 14,6 вольт, предпочтительно 14,4 вольт. Если напряжение превышает 14,6 В (14,7 — 15,0 В), запускается BMS (система управления батареями) для защиты батареи.

– ступень поплавка не требуется для батареи BB10012 — установите его на 13,6 В или ниже.

— ступень выравнивания не рекомендуется и должна быть выключена или, по крайней мере, ниже 14.6 вольт.

– Температурная компенсация не требуется, и ее следует выключить или, возможно, установить на 0. Диапазон рабочих температур составляет от 25 ° F до 135 ° F (от -4 ° C до 57 ° C). На самом деле, ниже 25 ° F BMS не позволяет заряжать аккумулятор, но разрядка разрешена.

Производитель не публикует информацию о потере рабочих характеристик в суровых холодных условиях (например, -40 ° F (-40 ° C)).

Примечание: еще до покупки этой батареи настоятельно рекомендуется прочитать руководства / инструкции, которые можно найти на официальной странице Battle Born 100Ah 12V LiFePO4 Deep Cycle Battery (ссылка откроется в новом окне).

Как подключить BB10012 Battle Born Battery

Батарейки

BB10012 поставляются со стандартными клеммами в виде флажка, которые также включают отверстие 3/8 дюйма (~ 0,95 см). Для наилучшего соединения рекомендуется использовать кольцевые клеммы из меди или латуни.

Параллельное соединение используется для увеличения емкости и токов разряда. Две параллельно включенные батареи действуют как одна батарея на 200 Ач, способная обеспечить 400 А в течение 30 секунд, три батареи, включенные параллельно, действуют как одна батарея на 300 Ач, способная обеспечить 600 А в течение 30 секунд и т. Д.

Примечание: убедитесь, что батареи правильно подключены параллельно и используются кабели правильного размера.

Последовательное соединение используется для увеличения напряжения до 24, 36 или 48 вольт. Например, две батареи, соединенные последовательно, будут действовать как одна батарея на 24 В 100 Ач, способная обеспечивать ток 200 А в течение 30 секунд. Такой аккумулятор (аккумуляторный блок) следует заряжать напряжением 28,8 В и плавающим напряжением ниже 27,2 В или с помощью многоблочного зарядного устройства.

Рекомендуемое использование батареи Battle Born 100Ah 12V LiFePO4 Deep Cycle

Батарея BB10012 может использоваться во многих ситуациях:

— как аккумулятор для троллингового двигателя , BB10012 может легко обеспечивать максимальные требуемые токи (обычно ниже 50-60 А), а когда двигатели малого хода не используются на полностью открытой дроссельной заслонке, время работы может быть намного больше, чем 2 часа.

— как стартовая батарея BB10012 не так хороша, как батареи двойного назначения AGM или даже батареи глубокого разряда. Он имеет ограничение в 200 ампер на 30 секунд, и если требуется больше ампер, следует подключить несколько батарей параллельно.

— как батарея для эхолота , BB10012 отлично подходит, так как он может легко обеспечивать, например, 1 А в течение практически четырех дней непрерывно, при весе менее 30 фунтов.

— в качестве домашней батареи RV , морской батареи глубокого разряда в системах с двумя батареями и для автономных приложений , это изначально дорогой выбор, но он значительно экономит вес и благодаря действительно большому количеству зарядок / разрядка циклов окупается через некоторое время.Кроме того, он имеет очень низкую скорость саморазряда, что часто очень важно при использовании в системах, работающих от солнца, ветра или других возобновляемых источников энергии.

Battle Born 100Ач 12В LiFePO4 аккумулятор глубокого цикла по сравнению с другими 100Ач 12В аккумуляторами

BB10012 — это аккумулятор глубокого разряда емкостью 100 Ач 12 В, и чтобы определить его реальную силу и недостатки, его необходимо напрямую сравнить с аналогичными свинцово-кислотными аккумуляторами, чтобы лучше понять, насколько он хорош или плох.

В следующей таблице перечислены наиболее популярные аккумуляторы на ~ 100 Ач на 12 В с их наиболее важными характеристиками:

Примечание: партнерских ссылок Amazon в таблице открываются в новых окнах, не стесняйтесь их проверять.Кроме того, мы не записали значение MCA для батареи BB10012, поскольку Battle Born не указывает, при какой температуре батарея BB10012 может выдавать 200 А в течение 30 секунд, и не указывает напряжение батареи после этих 30 секунд. Каким бы ни было напряжение через эти 30 секунд, оно ИМХО лучше, чем свинцово-кислотные 7,2 вольт.

Как видите, BB10012 — безусловно, самая легкая батарея из всех, и она весит всего 29 фунтов. Следующим лучшим аккумулятором является залитая (!) Батарея Trojan SCS150 глубокого разряда весом 50 килограмм.

Две мои любимые батареи в этом классе Exide XMC-31 (маркируются производителем как батарея Deep Cycle, но это отличная батарея AGM двойного назначения) и батареи Odyssey 31M-PC2150 весят намного больше (68 и 77,8 фунтов соответственно против 29 фунтов BB10012), и хотя это не дешевые батареи AGM, они все же намного дешевле, чем батареи BB10012.

Количество циклов батарей AGM зависит от процента глубины разряда (DoD), и предотвращение действительно глубоких разрядов может значительно продлить срок службы батареи, как показано в следующей таблице для батареи Odyssey 31M-PC2150:

DoD%	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
Количество циклов	~ 6000	~ 2200	~ 1300	~ 900	~ 650	~ 550	~ 470	400	~ 380	~ 320

Примечание. Аккумулятор AGM считается исправным, если его исходная 20-часовая емкость составляет более 80% от 20-часовой емкости новой батареи.Это означает, что когда емкость 20-часового аккумулятора Odyssey 31M-PC2150 падает до 80 Ач или менее, аккумулятор считается плохим и его следует утилизировать надлежащим образом!

По сравнению с другими батареями AGM, Odyssey 31M-PC2150 очень хорошо переносит глубокие разряды, но даже такая батарея может выдерживать ~ 650 циклов до 50% DoD и ~ 400 циклов до 80% DoD.

Теперь сравните это с 3000-5000 циклами батареи BB10012 (при зарядке током 0,5C или меньше).

---

Long Story Кратко: Battle Born 100Ah 12V LiFePO4 Deep Cycle Battery — это легкий и изначально дорогой LiFePO4 аккумулятор глубокого разряда, который выдерживает действительно большое количество циклов зарядки и разрядки, что намного больше, чем у конкурирующих аккумуляторов SLA AGM.

Это отличный аккумулятор для всех приложений, где важен вес аккумулятора.