Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают.

В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке».

Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?

Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.

Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток.

Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.

0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.

Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более.

Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема.

Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.

Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей.

Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда.

Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.

Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.

Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+.

Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC.

А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.

Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим.

Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим.

Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery.

ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.

Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности.

А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.

1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.

Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.

А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.

Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.

Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля.

Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery.

eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.

Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно.

В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика.

Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.

Заряжаем АКБ правильно. Время зарядки, ток и напряжение

Скорее всего, каждый автовладелец со стажем не менее трёх лет сталкивался с ситуацией, когда он не смог завести свою машину по причине того, что аккумулятор полностью разрядился.

Вы можете спросить, почему стаж не менее трёх лет? А потому, что средняя продолжительность жизни аккумулятора составляет 3 года.

Хотя в отдельных случаях возможна более длительная эксплуатация аккумулятора, но это уже зависит от того, насколько качественно и вовремя он обслуживался.

Правила безопасности при зарядке автомобильного аккумулятора.

Не рекомендуется производить зарядку в жилом помещении по причине того, что из аккумулятора выделяются взрывоопасный газ. Это актуально для обслуживаемых АКБ с пробками.

По этой же причине запрещается курить или производить любые другие работы с открытым огнем или искрообразованием.

Сначала подключается зарядное устройство к клеммам батареи, а потом уже оно включается в сеть. Отключение производится в обратном порядке. Сначала отключаем зарядное устройство (ЗУ) от сети, затем отключаем клеммы. Такой порядок действий позволит избежать образования искры при подключении ЗУ.

В обслуживаемых аккумуляторах обязательно выкручиваем все пробки. Это удобно сделать с помощью обычной монеты номиналом 2 или 5 рублей.

После выкручивания пробки нужно положить обратно в отверстия, но не закручивать.

Такое положение пробок позволит свободно выходить газам и одновременно защитить батарею от возможного попадания во внутрь неё пыли и грязи. Также это уменьшит потерю электролита при его испарении.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятораПробки выкручены и вставлены в свои гнёзда.

Перед выкручиванием пробок обязательно стираем всю пыль и грязь с рабочей поверхности аккумулятора. Это также позволит избежать попадания грязи во внутрь батареи.

Если же зарядка производиться в квартире, то необходимо это делать на балконе с открытым окном или в помещении, где есть вытяжка, например, туалет.

Как определить заряжен или разряжен аккумулятор

Это можно определить по напряжению на контактах и по плотности электролита.

Читайте также:  Тест драйв ford focus st line

В полностью заряженном аккумуляторе (100% заряда) напряжение на клеммах должно быть 12.7В. В разряженном соответственно 11.7В (0% заряда). Следовательно, каждые 0.1В — это 10% заряда. Эти значения актуальны для температуры аккумулятора 20-25 градусов.

Например, напряжение на контактах равно 12.2В, следовательно, заряд составляет 50%.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятораТаблица — зависимость степени заряда АКБ от напряжения.

Второй более точный способ определить степень заряда — это определение по плотности электролита. Данный способ подойдет только для обслуживаемых аккумуляторов, в которых есть возможность выкрутить пробки и добраться до электролита.

В качестве электролита в батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. При разряде плотность электролита снижается. Зная это свойство можно определить степень разряда батареи. Плотность определяется с помощью специального прибора – ареометра.

Плотность полностью заряженной батареи (100%) при 25 °с равна 1.27-1.28 г/см3.

Плотность полностью разряженной батареи (0%) при 25 °с равна примерно 1.1 г/см3.

Зная эти данные, можно вычислить, что примерно каждая сотая единица плотности равна 6% заряда (0.01 г/см3 =6%заряда).

Для примера плотность равна 1,24 г/см3, следовательно, степень заряда составляет 76%.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятораГрафик -зависимость плотности электролита от температуры.Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятораТаблица -зависимость плотности электролита от температуры.

Перед проверкой плотности электролита обязательно отключаем зарядное устройство и ждем несколько минут. Плотность более точно определяется, когда из электролита не выделяется газ.

Каким током и напряжением следует заряжать аккумулятор

Напряжение заряда у АКБ, изготовленных по разным технологиям, отличается. Но есть общие требования, которые применимы к большинству аккумуляторов.

Самая оптимальная и безопасная зарядка — это выставить ограничение напряжения 14.7В, а силу тока 1/10 от ёмкости АКБ. Допустим ёмкость равна 70 (А*ч), тогда ток, выставляемый при заряде, должен быть 7 ампер.

Качество заряда АКБ и сила тока имеют обратную зависимость, то есть, чем меньше сила тока, тем качественнее будет заряжен аккумулятор и тем медленнее будет происходить его зарядка. Если есть время, то лучше выбрать силу тока еще меньше в размере 1/20 от емкости аккумулятора. Например, для батареи ёмкостью 70 (А*ч) это будет сила тока в 3.5А.

Для необслуживаемых батарей силу тока выбирают не более 1/20 от емкости аккумулятора. Другими словами, если ёмкость равна 60 Ампер*час, то сила тока должна быть 3А.

Такая низкая сила тока обусловлена самой конструкцией АКБ. Так как АКБ необслуживаемый, то при кипении электролита выделяемому газу некуда будет выходить и батарею может разорвать давлением газа.

Чтобы избежать кипения электролита и выбирают небольшие токи для зарядки.

По мере заряда напряжение будет расти до 14.7 В, а ток будет неизменен пока напряжение не достигнет этого значения. После того как напряжение достигнет значения 14.7В оно перестанет расти так как ограничено настройками ЗУ.

При продолжении заряда теперь напряжение ограничено, при этом по мере продолжения заряда будет снижаться сила тока, пока не достигнет значения свидетельствующего об окончании заряда (примерно 1-0.5А).

Если в течении двух трех часов сила тока не снижается, то можно считать, что аккумулятор заряжен полностью на данном режиме зарядки.

После окончания зарядки отключаем ЗУ и даем АКБ несколько минут постоять, чтобы электролит перестал выделять газ. Производим замеры плотности.

Если плотность электролита не достигла своих оптимальных значений 1.27-1.28 г/см3, то можно попробовать её поднять с помощью зарядки на более высоком напряжении. Для этого устанавливаем ограничение напряжения в 16.3В, а силу тока не более 1/20 от ёмкости аккумулятора.

Силу тока можно выставить ещё меньше до уровня 0.5А. Так АКБ будет медленнее заряжаться, но таким образом снижаем вероятность кипения электролита, а значит риск разрушения пластин батареи. В таком режиме зарядки выдерживаем от одного до четырех часов.

Время зависит от того, как быстро плотность электролита придёт в норму.

Если для зарядки используется автоматическое зарядное устройство, то оно само подбирает напряжение и силу тока.

Внимание!

Напряжение близкое к 16В подходит не для всех типов АКБ. Таким напряжением можно их “убить”. Гелиевые и гибридные батареи могут максимум выдерживать напряжение до 14.4В!  Лучше всего максимальное напряжение заряда посмотреть на корпусе или в паспорте АКБ. Обозначаться оно будет как cycle use , а максимальная сила тока как max initial current.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Нет точного определения времени требуемого для полного заряда , так как есть несколько факторов, влияющих на это. Поэтому время заряда может быть от пары часов и до нескольких суток.

Существует 4 основных фактора влияющих на время зарядки АКБ.

  • Процент разряженности аккумулятора. Полностью разряженную АКБ по времени придется заряжать намного дольше, чем разряженную на 50%.
  • Степень износа батареи. Со временем пластины АКБ осыпаются и её емкость уменьшается. Возьмём для примера изношенную АКБ емкостью 60А*час. Но её ёмкость по факту не будет равна 60А*час, а будет меньше, например, 50-45 А*час. Следовательно, изношенный аккумулятор зарядится быстрее, чем аналогичный, но новый.
  • Сила тока и напряжение зарядки. Чем меньше сила тока, тем медленнее происходит зарядка.
  • Скорость приема заряда. Например, холодный аккумулятор хуже заряжается. Это связано с тем, что скорость химической реакции (электролиза) зависит от температуры. Поэтому перед зарядкой его необходимо отогреть при комнатной температуре, если он занесен зимой с улицы.

Если для зарядки используется автоматическое зарядное устройство, то оно само определит, когда АКБ заряжена, отключится и сообщит о полном заряде какой-либо индикацией. При зарядке по мере заряда уменьшается разница между ЭДС аккумулятора и зарядным напряжением, вследствие чего снижается ток. При достижении силы тока примерно в 0.5А зарядное устройство прекращает зарядку.

Если заряд производится не в автоматическом режиме, то нужно дождаться момента, когда сила тока опустится до своего минимального значения (примерно 1- 0.5А) и останется на этом уровне около трёх часов не изменяясь. После этого можно отключать ЗУ и замерять плотность электролита.

Понять, что аккумулятор заряжен полностью, можно по двум признакам. Это достижение электролитом плотности 1,27 г/см3 и напряжения на клеммах батареи 12.7В. Замеры плотности и напряжения следует производить после отключения ЗУ и прошествии некоторого времени после зарядки. Нужно, чтобы электролит устоялся и перестал выделять пузырьки газа.

Последствия глубоко разряда АКБ и как его правильно зарядить после этого

При глубоком разряде происходит сульфитация пластин. Крупные кристаллы сульфата свинца (PbSO4) откладываются на положительно заряженных пластинах АКБ, тем самым забивая их.

  При этом сильно уменьшается площадь поверхности пластин, свободной от кристаллов сульфата свинца. Вследствие чего уменьшается ёмкость аккумулятора.

Три, четыре полных разряда и практически все пластины будут забиты, а аккумулятор можно будет выкинуть.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятораПластины АКБ забитые кристаллами сульфата свинца.

При штатных режимах работы (заряд – разряд) — образуются кристаллы небольших размеров и при заряде они растворяются в электролите. Таким образом очищаются пластины и ёмкость АКБ восстанавливается.

Этого не происходит если произошел глубокий разряд, так как при нормальной зарядке крупные кристаллы сульфата свинца практически не растворяются в электролите.

В этом случае для их растворения нужно использовать другой режим зарядки.

Глубоко разряженный аккумулятор следует заряжать напряжением 16,2 — 16.3В и малой силой тока — 1-0.5А. В таком режиме зарядки возможно частичное восстановление его ёмкости. За один цикл восстановить ёмкость и поднять плотность электролита до 1,27 г/см3 не получится.

Поэтому, когда электролит на малых токах начал кипеть, то заряд необходимо прекратить и дать отстояться 2-3 часа. После этого опять повторяем зарядку. Этот процесс повторяем несколько раз.

Таким образом возможно поднять плотность электролита до состояния полностью заряженного аккумулятора.

Но не следует забывать, что напряжение выше 14.5В подходит не для всех АКБ. К таким относятся гелиевые и гибридные.

Как часто нужно подзаряжать аккумулятор?

Его следует заряжать минимум 2 раза в год, с периодичностью полгода (до зимы, после зимы).

Также после длительных простоев автомобиля, когда он долго не подзаряжался от генератора. Во время простоя АКБ сама по себе медленно разряжается, а также этому способствует включенная сигнализация на авто.

После глубокого разряда, когда забыли выключить фары или магнитолу и т.п.

Радиосхемы. – Правильный уход за аккумулятором

категорияЭлектроника автолюбителюматериалы в категории

Система электроснабжения автомобиля предназначена для обеспечения электроэнергией, заданных параметров, потребителей. Поэтому при её отказе машина работать не будет, а при изменении параметров высока вероятность выхода из строя одного из потребителей, что опять же приведёт к невозможности эксплуатировать автомобиль.

Поэтому рекомендуется периодически производить профилактику составным элементам системы электроснабжения, чтобы предотвратить внезапный выход их изстроя при эксплуатации машины.

В состав системы входят:

  • генератор;
  • регулятор напряжения;
  • аккумуляторная батарея.

Речь пойдёт об аккумуляторах, вернее не о самих аккумуляторных батареях (АБ), поскольку об их устройстве и ремонте написано достаточно много, а о продлении их срока службы и поддержании АБ в рабочем состоянии.

Это сейчас пожалуй более актуально, поскольку в большинстве случаев современные батареи выпускаются необслуживаемыми или малообслуживаемыми. Как правило в них уже залит электролит и их остаётся только подзарядить. В основном такие аккумуляторы не подлежат ремонту.

Поэтому больше внимания следует пожалуй уделить вводу АБ в эксплуатацию и поддержанию в рабочем состоянии аккумуляторов находящихся в эксплуатации и на хранении.

Автомобильные аккумуляторные батареи

Аккумуляторная батарея пожалуй является самым главным элементом в системе электрооборудования автомобиля. От её состояния зависит надёжный пуск двигателя (особенно в зимнее время), работа системы освещения (в ночное время) и т. д.

Поскольку несмотря на постоянное совершенствование выпускаемых аккумуляторных батарей, нет никакой гарантии, что они будут добросовестно работать если за ними не ухаживать.

На срок службы автомобильной аккумуляторной батареи значительное влияние оказывает степень её зараженности. Желательно, чтобы большую часть времени батарея была полностью заряжена, т. к. от этого зависит её надёжная работа и срок службы.

Если на Вашем автомобиле стоят хороший регулятор напряжения, генератор и ещё не старый аккумулятор, то скорее всего его состояние будет хорошим. Однако постоянная эксплуатация автомобиля в городском цикле (частое включение стартера и короткие переезды), в конце концов выведет из строя любой аккумулятор.

Вообще же в процессе эксплуатации обычно наблюдаются колебания степени заряженности АБ около некоторого среднего значения, называемого установившейся степенью заряженности. Её величина зависит от многих факторов.

Причём зимой установившаяся степень заряженности как правило значительно ниже, чем летом. Низкая степень заряженности (аккумулятор недозаряжен) в условиях холодного климата является главной причиной сульфатации пластин, а в тяжёлых случаях приводит к смене полярности отдельных элементов АБ.

  • Высокая же степень заряженности (аккумулятор перезаряжен) в условиях тёплого климата вызывает разрушение решётки плюсовых пластин и интенсивное осыпание активной массы с них.
  • Всё это приводит к отказам аккумуляторной батареи и сокращению её срока службы.
  • Поэтому, для того чтобы аккумуляторная батарея нормально отработала положенный срок (5 – 11 лет), необходимо выполнение определённых контрольных профилактических операций.
Читайте также:  Не включается видеорегистратор каркам q2, prestigio, texet, supra и горит красная лампочка, что делать

Во-первых, четыре – пять раз в год, в период эксплуатации, контролировать напряжение зарядки АБ на автомобиле, проверять уровень и плотность электролита, а так же содержать в чистоте сам аккумулятор и его клеммы (чтобы исключить увеличенную саморазрядку). Следует так же изредка производить контрольные циклы заряд -разряд, что позволит определить степень сульфатации рабочих пластин и задержать процесс их дальнейшей сульфатации.

Во-вторых, в период длительного бездействия или хранения АБ, особо необходима их периодическая подзарядка.

Для выполнения этих условий, необходим хотя бы минимальный инвентарь:

  • ареометр, для измерения плотности электролита;
  • нагрузочная вилка, для измерения напряжения на АБ, под нагрузкой и без неё;
  • зарядное устройство, для доведения плотности электролита и напряжения аккумулятора до нормы.

Способы зарядки аккумуляторных батарей:

  • зарядка при постоянном токе;
  • контрольно-тренировочный цикл;
  • зарядка при постоянном напряжении;
  • зарядка импульсным током:
  • зарядка пульсирующим током;
  • зарядка ассиметричным током.
  • зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов).

У каждого из способов есть свои положительные и отрицательные стороны, которые мы кратко и рассмотрим.

Зарядка аккумуляторов при постоянном токе

  1. Заряд батареи производится при постоянной величине зарядного тока, равной:
  2. I = Q/10 – для кислотных аккумуляторов,
  3. I = Q/4 – для щелочных аккумуляторов,
  4. где Q – паспортная емкость аккумулятора, Ач, I – средний зарядный ток, А.

Кислотные аккумуляторы особенно чувствительны к отклонению параметров зарядки от номинальных. Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приводит к деформации пластин и даже к их разрушению.

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в аккумуляторе и нормальную его работу в течение длительного времени.

  • Степень зараженности аккумулятора можно контролировать по значениям плотности электролита и напряжения (для кислотных аккумуляторов) и только напряжения (для щелочных аккумуляторов).
  • Окончание зарядки кислотного аккумулятора характеризуется установлением напряжения на одном элементе аккумуляторной батареи, равного 2,5 – 2,6 В.
  • Кислотные аккумуляторы чувствительны к недозарядкам и перезарядкам, поэтому следует своевременно заканчивать зарядку.

Щелочные АБ менее критичны к режимам. Для них окончание зарядки характеризуется установлением на одном элементе постоянного напряжения 1,6 -г 1,7 В.

Ниже мы будем рассматривать зарядку кислотных аккумуляторов, т. к. они более распространены и больше критичны к режимам эксплуатации и зарядки.

И так, для кислотных АБ рекомендуется ток заряда равный 0,1Q (0,1 от номинальной ёмкости при 20-часовом режиме разряда). Это значит, что для батареи ёмкостью 55 Ач ток заряда должен быть равен 5,5 А.

Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство.

Кроме того, надо периодически измерять плотность и температуру электролита, а также напряжение батареи, чтобы вовремя определить конец заряда. Если в течение 2 часов плотность электролита и напряжение батареи остаются постоянными, а при заряде заметно бурное газовыделение – батарея полностью заряжена.

Недостаток такого способа – необходимость постоянного (каждые 1 -ь 2 часа) контроля и регулирования зарядного тока, а также обильное газовыделение в конце заряда.

Для снижения газовыделения и повышения степени заряженности батареи целесообразно ступенчатое снижение силы тока по мере увеличения зарядного напряжения.

Когда напряжение достигнет 14,4 В, зарядный ток уменьшают в два раза (2,75 ампера для батареи емкостью 55 Ач) и при таком токе продолжают заряд до начала газовыделения.

При заряде батарей последнего поколения, которые не имеют отверстий для доливки воды, целесообразно при увеличении зарядного напряжения до 15 В ещё раз уменьшить ток в два раза.

Как уже писалось выше, батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1 – 2 часов.

Для современных необслуживаемых АБ такое состояние наступает при напряжении 16,3 – 16,4 В в зависимости от состава сплавов решеток и чистоты электролита.

Обычно новая, приведенная в рабочее состояние батарея заряжается от 3 до 8 ч.

Чтобы не произошел взрыв выделяющихся в конце заряда газов, нельзя подносить к батарее открытое пламя или отключать зарядное устройство путем отсоединения проводов под нагрузкой, не следует в это время пользоваться нагрузочной вилкой или пробником. Если температура электролита при заряде поднимется выше + 45 °С, заряд прекратите и дайте электролиту остыть до +30 °С.

Если в конце заряда плотность электролита окажется меньше или больше требуемой, надо отобрать резиновой грушей часть электролита и столько же долить в батарею в первом случае концентрированного электролита плотностью 1,40 г/см , а во втором – дистиллированной воды. Затем продолжить заряд в течение получаса и снова проверить плотность электролита. Иногда может потребоваться несколько корректировок, прежде чем плотность электролита станет нормальной.

Как видите, при заряде способом постоянства тока все делается не спеша, заряжается батарея довольно долго и должна постоянно находится под контролем.

При заряде постоянным током в первую очередь насыщается поверхность электрода, и это мешает развитию процесса вглубь.

Впрочем, этим способом можно зарядить батарею и быстро. Для этого нужно только установить максимальный зарядный ток (ускоренный заряд), а все остальные операции делать так же, как и при обычном заряде.

Ускоренный, или форсированный заряд аккумуляторов

  1. Ускоренный, или форсированный, заряд служит единственной цели – в кратчайший срок привести разряженную батарею в работоспособное состояние, что
  2. достигается применением больших зарядных токов.

  3. Такой заряд батареи хотя и допустим, но старайтесь его избегать, потому что многократное его повторение значительно снижает срок службы батареи и поэтому в дальнейшем об ускоренном заряде мы говорить не будем.

Контрольно-тренировочный цикл для аккумуляторов

Контрольно-тренировочный цикл (сокращенно КТЦ) заключается в следующем. Батарею полностью заряжают постоянным током, затем разряжают током 10-часового режима до напряжения 10,2 В и вновь дают полный заряд.

Этот цикл позволяет оценить фактическую емкость и реальные возможности «пожилой» батареи, а серия циклов в некоторых случаях несколько улучшает электрические показатели, если батарея ещё годна для дальнейшего использования.

Не следует только проводить эту операцию без нужды, поскольку каждый КТЦ отнимает частичку ресурса батареи. Принцип здесь таков: за свою жизнь аккумулятор может отдать вполне определенное количество энергии, а каждый полный разряд соответствует примерно 0,5 -И ,0 % этого количества.

Зарядка при постоянстве напряжения

При заряде этим методом степень зараженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство.

Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75 – 85 %, при напряжении 15В – на 85-90% , а при напряжении 16 В – на 95-97%.

Полностью зарядить батарею в течение 20 – 24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3 -16,4 В.

В первый момент включения, зарядный ток может достигать большой величины, в зависимости от внутреннего сопротивления (ёмкости) батареи. Поэтому зарядное устройство снабжают схемными решениями, ограничивающими максимальный ток заряда.

По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению зарядного устройства, а величина зарядного тока, соответственно, снижается и приближается к нулю в конце заряда (если величина зарядного напряжения выпрямителя ниже напряжения начала газовыделения). Это позволяет производить заряд без участия человека в полностью автоматическом режиме.

Обычно критерием окончания заряда в подобных устройствах является достижение напряжения на выводах батареи при её заряде, равного 14,4 + 0,1 В. Однако, для удовлетворительного (на 90 – 95 %) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4 – 14,5 В, потребуется более суток.

Несомненно, этот способ очень удобен, так как регулировать зарядный ток и следить за состоянием батареи при заряде не нужно, газовыделения из батареи нет. Но зарядить батарею полностью этим способом нельзя. Поэтому, используя в основном способ заряда батареи при постоянстве напряжения, старайтесь периодически сочетать его с полным зарядом при постоянстве силы тока.

Примечание: методы зарядки при постоянном токе и при постоянном напряжении равноценны с точки зрения их влияния на долговечность батареи. С точки же зрения глубины и полноты заряда первый способ лучше. Но этот способ требует большего времени и постоянного контроля за процессом заряда.

Заряд при постоянстве напряжения хотя и не обеспечивает полного заряда батареи, позволяет поддерживать её в рабочем состоянии. Этим способом батарея заряжается и на автомобиле.

Какой способ применить – это, конечно, дело вкуса, но лучше не пожалеть времени и зарядить батарею при постоянстве силы тока или чередовать эти способы.

В процессе эксплуатации пластины автомобильных аккумуляторов постепенно сульфатируются, это всё больше снижает ёмкость батареи. Наиболее эффективные способы борьбы с сульфатацией – поочередный заряд-разряд аккумулятора или пропускание через него так называемого «асимметричного» зарядного тока.

Зарядка аккумулятора импульсным током

Под импульсным зарядом подразумевают применение тока, который изменяет свою величину или напряжение периодически, через определенные интервалы времени. По характеру этих показателей импульсный ток разделяют на две разновидности: пульсирующий и ассиметричный (разъяснения см. ниже).

Зарядка пульсирующим током

Пульсирующим током называют такой, у которого величина меняется в пределах от нуля до максимального значения, сохраняя неизменной свою полярность. Пример характеристики пульсирующего тока показан на рис. 1.1.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Зарядка ассиметричным током

Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды (см. пример на рис. 1.2), иными словами, в каждом цикле он меняет свою полярность. Однако количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной (отношение зарядной и разрядной составляющих равно 10:1, а длительностей импульсов – 1:2), что и обеспечивает заряд аккумулятора.

Этот способ позволяет не только восстанавливать работоспособность засуль-фатированных аккумуляторных батарей, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Ускоренный или форсированный способы зарядки аккумулятора

Рис. 1.2. Заряд ассиметричным током:

Сз – ёмкость, сообщённая аккумулятору за время импульса tз;

Ср – ёмкость, снятая с аккумулятора за время импульса tр.

Зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов)

В 1953 году Вудбриджем был сформирован так называемый закон ампер-часа величина зарядного тока аккумулятора (в амперах) не должна превышать величины недостающего до полной ёмкости заряда (в амперчасах). Математически этот закон описывается экспонентой.

Читайте также:  Где находится воздушный фильтр в машине: описание, фото- и видеообзор

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.

Методы заряда автомобильных аккумуляторов, заряд при постоянном токе и при постоянном напряжении, уравнительный, форсированный и модифицированный заряд

Заряд автомобильных аккумуляторов можно производить от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение больше, чем напряжение заряжаемой батареи. Для заряда автомобильных аккумуляторов положительный вывод соединяют с положительным полюсом источника тока, а отрицательный — с отрицательным.

  • Для любого момента заряда автомобильных аккумуляторов сила зарядного тока будет определяться следующим соотношением:
  • Iз = (Uзу-Uб) / R
  • где:

Uзу — напряжение зарядного устройства. Uб — напряжение батареи.

R — суммарное сопротивление зарядной цепи.

Из этого выражения следует, что при равенстве напряжения зарядного устройства и батареи ток в цепи будет равен нулю. Если напряжение источника больше напряжения батареи, зарядный ток будет тем больше, чем выше напряжение зарядного устройства. В случае, когда напряжение зарядного устройства меньше напряжения батареи, происходит разряд батареи.

Напряжение автомобильных аккумуляторов при заряде изменяется в зависимости от температуры электролита и степени ее заряженности. Поэтому в процессе заряда необходима регулировка параметров зарядного устройства.

Процесс может быть осуществлен различными режимами в зависимости от применяемых в зарядных устройствах систем регулирования напряжения или тока.

В эксплуатации используются следующие основные системы заряда:

— При постоянном токе. — При постоянном напряжении.

Заряд автомобильного аккумулятора при постоянном токе

При таком заряде сила тока в течение всего времени заряда автомобильных аккумуляторов должна оставаться неизменной. Для этого в ходе заряда автомобильных аккумуляторов необходимо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Существует несколько способов регулирования силы зарядного тока.

Основные из них:

— Включение последовательно с батареей в зарядную цепь реостата. — Применение регуляторов силы тока (например, тиристорных), которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда меняют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение оставалось постоянным.

— Изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока. Корректируя его до заданного постоянного значения.

Большинство выпрямительных устройств, предназначенных для заряда автомобильных аккумуляторов, питается от сети переменного тока. Имеет либо ступенчатую, либо плавную регулировку напряжения за счет изменения коэффициента трансформации. Поэтому в процессе заряда приходится периодически регулировать напряжение рукоятками соответствующего регулятора.

При включении реостата последовательно с батареей в зарядную цепь, параметры реостата выбираются такими, чтобы сечение обмоток реостата допускало без перегрева силу тока заданной величины. Пределы регулирования сопротивления реостата должны удовлетворять следующим соотношениям:

Rн = (Uзу — nUнз) / Iз Rк = (Uзу — nUкз) / Iз

где:

Uнз — напряжение заряжаемых батарей в начале заряда. Uкз — напряжение тех же батарей в конце заряда.

n — количество последовательно включенных батарей.

Во всех случаях напряжение зарядного устройства должно быть выше суммарного напряжения поставленных на заряд батарей. При заряде постоянным током исправных батарей общее время заряда может быть определено по их исходной степени заряженности. Зная емкость, которую необходимо сообщить при заряде батареи, можно определить время ее заряда.

При заряде полностью разряженных батарей в нормальный условиях (при комнатной температуре) процесс заряда в первый момент идет с максимальным коэффициентом использования тока. Повышение степени заряженности и возрастание поляризации приводят к увеличению суммарного внутреннего сопротивления батареи и увеличению потерь энергии на нагрев электролита, электродов и других элементов батареи.

Кроме того, на заключительной стадии заряда автомобильных аккумуляторов начинается вторичный процесс — электролиз воды, входящей в состав электролита. Выделяющийся при электролизе воды газ создает видимость кипения электролита.

Это свидетельствует о завершении процесса заряда батареи.

С целью снижения потерь энергии при заряде, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения рекомендуется в конце процесса заряда снижать силу зарядного тока.

Для заряда при постоянном токе наиболее распространенным является режим, который состоит из двух ступеней

— Первая ступень заряда производится при токе равном 0,1С20 (номинальной емкости) до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4 В на каждом аккумуляторе). — Далее сила зарядного тока снижается вдвое до величины 0,05С20 (номинальной емкости).

Заряд при такой силе тока продолжается до постоянства напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение 2 часов. При этом в конце заряда наблюдается бурное выделение газа, приводящее к кипению электролита.

При заряде батарей последнего поколения (без пробок для доливки воды) целесообразно при достижении напряжением заряда величины 15 В еще раз уменьшить ток заряда вдвое, т.е. до величины 0,025С20. Заряд таких батарей завершается при напряжении 16,2-16,4 В в зависимости от состава сплава решеток и чистоты электролита.

Пониженная сила тока в конце заряда автомобильных аккумуляторов позволяет:

— Уменьшить скорость газовыделения. — Снизить влияние перегрева на последующую работоспособность и срок службы батареи.

  1. — Обеспечить полноту заряда.
  2. Учитывая, что при комнатной температуре напряжение на каждом аккумуляторе батареи составляет в конце заряда 2,6-2,7 В, расчетное сопротивление реостата должно выбираться из условия:

R = [Uзу — (2,6 / 2,7)] n/0,5 Iз

где:

n — количество аккумуляторов в заряжаемой батарее. 0,5 — корректирующий коэффициент, обеспечивающий возможность снижения зарядного тока при повышении температуры электролита.

Уравнительный заряд

Такой заряд производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение несколько большего времени, чем обычно. Его цель — обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи.

Уравнительный заряд нейтрализует воздействие глубоких разрядов и рекомендуется как мера, устраняющая нарастающую сульфатацию электродов.

Заряд продолжается до тех пор, пока во всех аккумуляторах батареи не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения в течение трех часов.

При необходимости в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи, применяют так называемый форсированный заряд.

Форсированный заряд

Такой заряд может производиться токами величиной до 70 % от номинальной емкости, но в течение более короткого времени. Время заряда тем меньше, чем больше величина зарядного тока.

Практически при заряде током 0,7С20 продолжительность заряда автомобильных аккумуляторов не должна быть более 30 минут. При 0,5С20 — 45 минут, а при 0.ЗС20 — 90 минут.

В процессе форсированного заряда необходимо контролировать температуру электролита, и при достижении 45 °С прерывать заряд.

Следует отметить, что применение форсированного заряда должно быть исключением. Так как его систематическое многократное повторение для одной и той же батареи заметно сокращает срок ее службы.

Заряд автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении

При этом способе в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства поддерживается постоянным. Зарядный ток убывает в процессе заряда по причине увеличения внутреннего сопротивления батареи.

В первый момент после включения сила зарядного тока определяется следующими факторами:

— Выходным напряжением источника питания. — Степенью заряженности батареи. — Количеством последовательно включенных батарей.

— Температурой электролита батарей.

Сила зарядного тока в начальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных батарей такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в начальный момент зарядного процесса общая продолжительность полного заряда батарей примерно соответствует режиму при постоянстве тока.

Дело в том, что заключительный этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Тем не менее, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен. Так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя.

Кроме того, сообщаемая на начальном этапе заряда энергия расходуется преимущественно на основной зарядный процесс. То есть на восстановление активной массы электродов. При этом процесс газообразования в аккумуляторе еще не возможен. Таким образом, заряд при постоянстве напряжения позволяет форсировать процесс заряда при подготовке батареи к эксплуатации.

Модифицированный заряд

Такой заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Цель его — несколько уменьшить силу тока в начальный период заряда и снизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для этого последовательно с аккумуляторной батареей в электрическую цепь включают резистор небольшого сопротивления.

Такой прием известен под названием «способа с полупостоянным напряжением». При применении данного метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых аккумуляторов оптимальным является напряжение 2,6 В на аккумулятор, обеспечивающее заряд примерно за 8 часов.

Изменение показателей свинцового аккумулятора в процессе заряда методом модифицированного постоянного напряжения показано на схеме ниже. Эти кривые получены при напряжении 2,63 В на аккумулятор и добавочном сопротивлении 0,0091 Ом. Заряд был закончен за 8 часов.

Как видно из схемы, зарядный ток уменьшается по мере роста напряжения батареи. Рост плотности электролита начинается уже после 2-часового заряда автомобильных аккумуляторов и продолжается несколько часов. Газовыделение начинается примерно через 4,5 часа и сопровождается заметным снижением зарядного тока.

Точка на кривой изменения напряжения аккумулятора, равная 2,37 В, соответствует установке срабатывания реле напряжения, контролирующего заряд. Через 7 часов батарея получает емкость, отданную ею при разряде. Дальнейший заряд ведется заключительным режимом до небольшого перезаряда.

Изменение показателей свинцового аккумулятора в процессе заряда методом модифицированного постоянного напряжения

Для отключения зарядного агрегата в конце заряда обычно применяют автоматические устройства. Это может быть комбинация чувствительного реле напряжения с часовым механизмом или счетчик ампер-часов. Реле напряжения запускает часовой механизм, когда напряжение на батарее достигает заданного значения. Часовой механизм отсчитывает установленное время, после чего отключает зарядное устройство.

Кроме описанных выше, применяются методы заряда автомобильных аккумуляторов, представляющие в какой-то мере их вариации.

Так, в процессе длительной эксплуатации могут иметь место случаи, когда плотность электролита и степень заряженности отдельных аккумуляторов в батарее будет различной.

В этом случае перед началом зимней эксплуатации целесообразно провести так называемый уравнительный заряд, который был описан выше.

Постоянный подзаряд

Цель данного вида заряда — компенсация саморазряда. Постоянный подзаряд производят при постоянном напряжении, величина которого незначительно превышает напряжение полностью заряженной батареи.

При постоянном подзаряде нескольких батарей, включенных в электрическую цепь параллельно, в цепь каждой батареи включают переменное или постоянное сопротивление для ограничения силы зарядного тока. Главным недостатком режима постоянного подзаряда является параллельное протекание вторичного процесса. Это ускоряет коррозию решеток положительных электродов.

По материалам справочника «Аккумуляторные батареи». Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector