Свинцово кислотный аккумулятор как правильно заряжать
Перейти к содержимому

Свинцово кислотный аккумулятор как правильно заряжать

  • автор:

Алгоритмы заряда свинцово-кислотных батарей

Целью сего является обсуждение способов использования зарядных устройств для зарядки свинцово-кислотных батарей (далее — АКБ). Существует большое количество разнообразных зарядных устройств (далее — ЗУ) для различных типов аккумуляторов (далее — АКБ). Параметры, которые определяют использование (эксплуатацию) АКБ, включают в себя не только требования к электрическому заряду и разряду, ограничения по амплитуде и току, но также условия окружающей среды и условия хранения.

Что происходит с АКБ, когда она заряжается и разряжается?

Химические реакции во время разряда преобразуют свинец, оксиды свинца и кислоту (электролит) в свободные электроны (электрический заряд, который уходит на нагрузку), воду и сульфаты свинца. Химические реакции во время зарядки полностью прекращают этот процесс. ЗУ расщепляет сульфаты свинца для соединения их с водой, повторно образуя кислоту без газообразования и потери водорода и кислорода, которые составляют воду. Кроме того, большая часть свинца будет возвращена в исходное состояние до разряда. Первичная идея создания и производства AGM-батарей (Absorbed Glass Mat) заключалась как раз в том, чтобы минимизировать потери кислорода и водорода, которые образуются при зарядных напряжениях начиная от 13,8 V (2,30 V на ячейку) и 14,2 V (2,37 V/с) (напряжения начала газообразования). Этот диапазон напряжения применим к 12 V АКБ, которые содержат по 6 ячеек с номинальным напряжением по 2,15 V каждой. Большинство ЗУ на некоторых участках алгоритма в процессе заряда имеют выходное напряжение превышающее напряжение газообразования.

Основы и алгоритмы заряда АКБ смарт-("умным") автоматическим зарядным устройством.

Существует несколько различных методов (этапов или шагов) в алгоритме заряда АКБ. Не все эти этапы необходимы при каждой зарядке или для какого-то конкретного типа АКБ. Кроме того, учитывая оптимизацию зарядки, многие автоматические "умные" ЗУ в процессе заряда контролируют, корректируют и регулируют процесс заряда. Другими словами, не все этапы зарядки осуществимы и применимы для исполнения "всё и сразу".

Итак, давайте детально поговорим о этапах алгоритма заряда и постараемся избежать ненужных технических терминов. Нумерация этапов (шагов) зарядки и порядок их представления просто указывают на типичную последовательность, в которой они обычно происходят по ходу исполнения алгоритма. Опять же, не все эти этапы (шаги) могут быть доступны и не все нужны во всех алгоритмах ЗУ.

Первый этап (вспомогательный): Инициализация (Initialization).

По сути, этот этап непосредственно не относится к зарядке и не выполняет зарядку АКБ, это не основной, а подготовительный этап. Практически все ЗУ при подключении измеряют состояние электрического соединения между АКБ и выходом ЗУ. Конкретные пределы параметров могут отличаться, но первоначальные напряжение и ток, измеренные на выходе ЗУ дают достаточно чёткое представление о том, всё ли нормально с соединением, какая степень разряженности АКБ и т.п. Например, если выходное напряжение ЗУ присутствует, но выходной ток равен нулю, то это индикация того, что между ЗУ и АКБ отсутствует соединение или оно плохое. С технической точки зрения, это разомкнутая цепь или очень высокое сопротивление на выходе. Этот этап — возможность показать пользователю, что что-то не так, например, перепутана полярность подключения и т.п.

Второй этап (вспомогательный): Восстановление (Recovery).

Этот этап необходим для решения ситуаций, связанных с глубоким разрядом АКБ. Если вы забудете выключить фары в автомобиле, то можно полностью разрядить АКБ за короткое время. Принцип этапа восстановления заключается в том, чтобы использовать постоянный ток очень низкой амплитуды при постепенно увеличивающимся невысоком напряжении. Даже при небольшом токе должно быть минимальное напряжение. Для 12 V АКБ (и литиевых батарей) это значение составляет около 4 V. В зарядных устройствах данный этап восстановления является вспомогательным, функцией по требованию. Данная функция востребована в основном при зарядке литий-ионных аккумуляторов, поскольку они более подвержены повреждению, если этап восстановления не использовался.

Примечание:
В ЗУ Ctek этот этап называется Плавный старт (Soft Start) — проверяется способность АКБ воспринимать заряд. Обозначен как этап 2 (см. рис. ниже).
На схеме обобщённого 5-этапного алгоритма заряда (см. рис. ниже) соответствует этапу 1.

Третий этап (основной): Основной заряд (Bulk).

Этот этап самый важный и главный этап в алгоритме заряда. На этом этапе на АКБ подаётся ток такой силы, сколько позволяет зарядное устройство или может принять АКБ, но не превышающий 10% от номинальной ёмкости АКБ (Ah), до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет заданного максимального уровня. Когда напряжение достигает максимального уровня (и больше не растёт), зарядное устройство можно отключить. Пока напряжение будет расти и достигнет заданного максимального уровня, ток при этом должен оставаться постоянным и близким к его максимальному значению. Заряжать на данном этапе необходимо контролируя температуру АКБ, которая для обычных (обслуживаемых) АКБ не должна превышать 51,5°C, а батарей VRLA (необслуживаемых) — не выше 37,8°C.
Обычно производители ЗУ называют этот этап как "режим зарядки постоянным током": ток ЗУ является постоянным, а напряжение аккумулятора постепенно увеличивается. В большинстве случаев, по окончанию данного этапа АКБ заряжается примерно до 80%. Этого достаточно, чтобы можно было пользоваться АКБ, не производя дальнейших этапов зарядки.

Примечание:
В ЗУ Ctek этот этап называется Основной заряд (Bulk) — зарядка максимальным током примерно до 80% ёмкости батареи. Обозначен как этап 3.
На схеме обобщенного 5-этапного алгоритма заряда соответствует этапу 2.
При использовании 3-х фазного метода режима зарядки IUoU этот этап называется I-фаза.

Четвертый этап (основной): Поглощение (Absorption).

На этом этапе поведение напряжения и тока зарядки меняются на противоположное по сравнению с тем, которое было на предыдущем этапе. Теперь напряжение поддерживается постоянным, а ток постепенно уменьшается.
Этап зарядки Absorption является эффективным только в том случае, если он длится достаточно долго, не менее 4 часов, до тех пор, что кажется батарея практически не потребляет ток. Обычно производители ЗУ называют этот этап как "режим зарядки постоянным напряжением".

На этапе Absorption в зависимости от типа АКБ постоянное напряжение зарядного устройства устанавливается в диапазоне от 14,1 до 14,8 V (при температуре 25°C), а ток постепенно уменьшается "добивая" оставшиеся 20% до полной зарядки АКБ. Для обычных АКБ газовыделение (звук шипения или шума, исходящий из АКБ) обычно начинается в диапазоне от 80 до 90% полной зарядки и является нормальным. Полная зарядка обычно наступает когда зарядный ток падает до 2% от номинальной ёмкости Ah АКБ. Например, конечный ток для АКБ 50 Ah (C/20) составляет приблизительно 1 А (1000 мА) или даже менее. Если АКБ не может "удержать" заряд, то ток не уменьшается после расчётного времени зарядки, а АКБ нагревается выше 51,5°C, это говорит о том, что АКБ может быть сильно засульфатирована. Ручные двухступенчатые ЗУ по окончании данного этапа (цикла) зарядки в целях предотвращения перезарядки должны быть отключены.

Примечание:
В ЗУ Ctek этот этап называется Поглощение (Absorption) — зарядка плавно уменьшающимся током до 100% ёмкости батареи. Обозначен как этап 4.
На схеме обобщенного 5-этапного алгоритма заряда соответствует этапу 3.
При использовании 3-х фазного метода режима зарядки IUoU этот этап называется Uo-фаза.

Пятый этап (дополнительный): Выравнивание (Equalization).

Режим выравнивания является дополнительным и обычно выбирается пользователем отдельно или дополнительно. Для АКБ этот шаг важен в основном в случае нескольких последовательно подключенных батарей, заряжаемых одним ЗУ. Алгоритм этапа выравнивания графически подобен комбинации этапов основного заряда (3-й) и этапа поглощения (4-й). Разница заключается в том, что ток начинается с очень низкого уровня, примерно 2-5% от Ah АКБ или на очень низком фиксированном уровне, например 0,5 или 1 А. Такой зарядный ток будет оставаться постоянным в течение очень короткого времени и затем напряжение и ток будут вести себя так же, как и во время 4-го этапа Absorption, однако амплитуда напряжения и тока будут различны.
На этапе выравнивания достигается теоретическое значение 100% SoC (SоC (State оf Charge) — это степень заряженности АКБ). Помните, что каждая 12 V АКБ состоит из 6 отдельных ячеек, но все ячейки не работают одинаково и их напряжения могут меняться до такой степени, когда их суммарное значение может составлять от 12,85 до 13,05 V. На данном этапе зарядки фактически уравниваются напряжения в каждой ячейке.

Фактически этап Equalization представляет собой контролируемую "перегрузку". Это помогает удалять сульфатные кристаллы, которые могли образоваться на поверхности и в порах пластин.

Рекомендуется производить этап выравнивания при возникновении одного или нескольких из следующих событий:
— Когда разница плотности электролита между ячейками составляет 0,03 (или 30 "точек") и больше.
— Когда при полностью заряженном АКБ разница плотности электролита в одной из ячеек ниже на 0,01 (или 10 "точек") и более ниже показаний плотности для полностью заряженной ячейки.
— Когда в одну из ячеек требуется доливка воды больше, чем в другие.
— Когда в одну из ячеек требуется долить столько воды, сколько во все остальные ячейки.
— Когда SoC, измеренный ареометром, существенно отличается от SoC, измеренным цифровым вольтметром.

Примечание:
В ЗУ Ctek этот этап называется Восстановление (Recond) — в ходе этого этапа напряжение увеличивается с целью появления контролируемого газовыделения в батарее. Обозначен как этап 6.
На схеме обобщенного 5-этапного алгоритма заряда соответствует этапу 4.

Шестой этап (дополнительный): Буферный/Поддерживающий (Float).

Цель буферного этапа — поддержание полностью заряженного АКБ в состоянии 100% SoC. В большинстве случаев 12 V АКБ со 100% SoC будет иметь напряжение покоя от 12,8 до 13,1 V. Это означает, что эффективное значение напряжения, выдаваемого ЗУ в Float режиме должно составлять от 12,9 до 13,2 V. Однако большинство ЗУ выдают буферное напряжение от 13,3 до 13,6 V: на этом этапе важно, чтобы поддерживающее напряжение было выше, чем напряжение полностью заряженного АКБ, но ниже, чем напряжение начала газообразования (которое составляет около 13,8 V).
В данном режиме зарядки в целях поддержания полностью заряженного АКБ и преодоления естественного саморазряда АКБ можно держать практически неограниченно долго. На этом этапе ток зарядки уменьшается примерно до 1% (C/100) или ещё меньше.

Примечание:
В ЗУ Ctek этот этап называется Буферный (Float) — поддержание напряжения батареи на максимальном уровне за счёт подачи постоянного напряжения зарядки. Обозначен как этап 7.
На схеме обобщенного 5-этапного алгоритма заряда соответствует этапу 5.
При использовании 3-х фазного метода режима зарядки IUoU этот этап называется U-фаза.

На следующем рисунке текстовые поля над графиками напряжения и тока содержат детальное описание этапов зарядки. Шкала времени не пропорциональна реальному времени, указана в соответствии текстовым полям и служит только для отображения информации.

5-этапный алгоритм зарядки:

Запчасти на фото: 040302, 070605. Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G) Первым реальным этапом зарядки является этап 2 (Bulk)

3-х фазный алгоритм IUoU зарядки:

Запчасти на фото: 101214, 010008, 4020024, 125432. Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G) Слева размерность приведена относительно одной ячейки, справа — для всего АКБ в целом

Данный алгоритм хорошо расписан на сайте Varta (англ. или русский).

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

Особо обращаю внимание на следующие моменты:
— На графике обратите внимание на относительную размерность по времени проведения циклов: сумма циклов Bulk + Absorption по времени равны циклу Float (это говорит о важности проведения цикла Float).
— "После каждого разряда следует как можно скорее полностью зарядить аккумулятор" — эта рекомендация дана в целях недопущения сульфатации (т.е. что бы потом не пришлось "кипятить").
— "Используйте зарядное устройство с возможностью регулировки напряжения и тока и высоким зарядным напряжением (2,6 V на ячейку). Этот "перезаряд" должен использоваться только в течение короткого периода времени, чтобы избежать потери воды" — данное напряжение может быть необходимо на короткое время в режиме восстановления или "выравнивания" Equalization (4-й этап в 5-этапном алгоритме) при очень низком уровне тока до появления контролируемого газовыделения. Так же, это нужно для корректировки напряжения при температурной компенсации.
— На графиках обратите внимание на максимальное напряжение при зарядке, которое составляет 14,8 V для AGM и 14,4 V для обычных АКБ.

Так же, дополнительный пример, американская компания Deltran Battery Tender в инструкциях к своим автоматическим зарядным устройствам указывает, что использует 3-х этапный режим: режим Bulk (основной заряд, постоянный ток, АКБ заряжается до 85%), режим поглощения (Absorption) (высокое постоянное напряжение, батарея заряжается от 85 до 100%) и буферный режим (Float) (низкое постоянное напряжение, батарея заряжается от 100 до 103%). По сути, это минимальный эталон (3-х режимный алгоритм IUoU) при выборе автоматического зарядного устройства.

Наиболее универсальным и современным я считаю алгоритм, реализованный в зарядных устройствах шведской компании Ctek:

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

Дополнительная информация:
1. Используйте при зарядке температурную компенсацию (подробнее я излагал здесь).
2. Для зарядки Ca/Ca VRLA АКБ очень важно соблюдать зарядное напряжение рекомендованное производителем. Возможно, понадобится специальное зарядное устройство. В большинстве случаев стандартные зарядные устройства для обычных АКБ не могут использоваться для правильной зарядки Gel (Ca/Ca) или AGM (Ca/Ca) VRLA АКБ из-за их более высоких напряжений или профилей зарядки.
3. До наступления этапа Absorption заряд батареи обычно составляет 80% от полной зарядки. Полная зарядка обычно происходит, когда зарядный ток падает ниже 2% (C/50) от ёмкости Ah и АКБ умеренно выделяет газ (появляются отдельные "редкие" пузырьки). Например, конечный ток заряда для хорошей батареи 50 Ah (C/20) составляет приблизительно 1 А (1000 мА) или менее в зависимости от типа батареи.

Основы и алгоритмы зарядки АКБ ручным зарядным устройством.

АКБ следует заряжать в три этапа, которые представляют собой [1] — заряд постоянным током, [2] — заряд постоянным напряжением и [3] — поддерживающий (буферный) заряд. Заряд с постоянным током даёт основную часть заряда; заряд с постоянным напряжением продолжается с постепенно снижающимся током и обеспечивает насыщение заряда, а поддерживающий заряд компенсирует потери, вызванные саморазрядом.

Во время зарядки постоянным током АКБ заряжается примерно до 80% за 5-8 часов; оставшиеся 20% "добиваются" более медленным зарядом с постоянным напряжением, который длится еще примерно 7-10 часов. Дозарядка с "добивкой" необходима для поддержания батареи в хорошем состоянии, если его постоянно не производить, то АКБ в конечном итоге потеряет способность принимать полный заряд и ёмкость будет уменьшаться из-за сульфатирования. Поддерживающий заряд на третьем этапе поддерживает полностью заряженную батарею в состоянии 100% SoC.

Запчасти на фото: 25162012. Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)Это и есть тот самый 3-х фазный алгоритм IUoU зарядки

АКБ считается полностью заряженной, когда ток падает до минимально низкого уровня и постоянное напряжение начинает уменьшаться.

Определить завершение этапа [1] и начало этапа [2] достаточно легко — переход на этап [2] происходит когда АКБ достигает предела по напряжению (т.е. напряжение больше не растёт). В этот момент ток начинает падать и заряд АКБ начинает насыщаться, а полная зарядка достигается когда ток уменьшится до 3-5% от номинальной ёмкости Ah вашего АКБ.

Правильная предварительная настройка предела напряжения заряда — величина очень важная и достаточно критичная и эта величина составляет от 2,30 до 2,45 V на ячейку (13,8-14,7 V на АКБ). Установка порога напряжения является компромиссом и эксперты называют это "танец на острие иглы". Компромисс заключается в том, что с одной стороны, батарея хочет полностью зарядиться, чтобы получить максимальную ёмкость и избежать сульфатации на отрицательной пластине; с другой стороны, чрезмерное насыщение, не переключаясь на поддерживающий заряд, вызывает коррозию положительной пластины. Это также приводит к газообразованию и потере воды. Начало газообразования при переходе с этапа [2] на этап [3] и есть завершение полной зарядки АКБ.

Не забываем, что в соответствии с температурой АКБ (и внешней температурой) необходимо корректировать напряжение заряда. Более высокая температура окружающей среды требует уменьшения напряжения, а более низкая температура требует увеличить напряжение зарядки. Некоторые ЗУ используют датчики температуры для регулировки напряжения заряда для оптимальной эффективности заряда. Например, это мой шведский Ctek MXS 10, о котором я подробно писал здесь. Если ЗУ не имеет внешнего или встроенного датчика и не способно автоматически производить температурную компенсациею, то вы должны произвести корректировку зарядного напряжения, используя рекомендованные температурные компенсационные напряжения. Если температура электролита не может быть измерена и батарея не была недавно перемещена из более теплого или холодного места, точку отсчёта можно использовать температуру окружающего воздуха. Например, если температура электролита составляет -6,7°C, увеличьте зарядное напряжение до 15,408 V для Low Maintenance (Sb/Ca) АКБ относительно требуемого зарядного напряжения 14,4 V при 25°С. Если температура электролита составляет 43,3°C, то уменьшите зарядное напряжение до 14,064 V для той же АКБ.
Коэффициент корректировки должен составлять 2,8 mV (0,028 V) на каждый градус изменения температуры относительно 25°C:

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

После полной зарядки в конце этапа [2] АКБ не должна оставаться на подаче максимального постоянного напряжения более 48 часов и напряжение обязательно должно быть уменьшено до уровня поддерживающего напряжения. Т.е. переход с этапа [2] на этап [3] не должен превышать 48 часов. Это особенно важно для герметичных необслуживаемых АКБ, которые плохо переносят перезарядку. Зарядка сверх указанных пределов превращает избыточную энергию в тепло и АКБ начинает активно выделять газ.
Рекомендуемое напряжение большинства АКБ на этапе [3] (поддерживающий заряд) составляет от 2,25 до 2,27 V/ячейка.

Рисунок ниже иллюстрирует срок службы АКБ, которая заряжается при поддерживающем напряжении от 2,25 до 2,30V/ячейка при температуре от 20 до 25°C. По прошествии 4 лет работы становится заметной потеря мощности (ёмкости), снижающаяся ниже 80% линии.

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

Для полностью разряженных батарей в следующей таблице приведены рекомендуемые нормы зарядки АКБ и время для зарядки с помощью ручного ЗУ методом постоянного тока:

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

Рекомендуемый способ зарядки методом постоянного напряжения состоит в том, чтобы медленно заряжать АКБ в течение примерно десяти часов (C/10). Во избежание повреждения полностью разряженной батареи ток должен составлять менее 1% от CCA (ток холодной прокрутки) в течение первых 30 минут заряда. ЗУ должно быть настроено на рекомендованное изготовителем АКБ напряжение зарядки. Типичные напряжения зарядки приведены в таблице ниже (при температуре 25°C):

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G)

Кратко о штатной автомобильной системе зарядки.

Система зарядки автомобиля состоит из трех компонентов: генератора, регулятора напряжения и аккумулятора. Продолжительность полной зарядки АКБ зависит от количества разряда, количества избыточного тока, который отводится на батарею, продолжительности работы двигателя, частоты вращения двигателя (RPM) и температуры окружающей среды. Мощность генератора рассчитывается производителем автомобиля исходя из обеспечения максимальной бортовой нагрузки, нагрузки дополнительных устройств и поддержания заряженности батареи, но НЕ для зарядки разряженной батареи (т.е. авторы имеют ввиду — для поддержания заряженности, но не производства полной зарядки). Например, если для запуска автомобиля из полностью заряженной батареи в течение двух секунд потребовалось 300 А, то чтобы восполнить заряд системе зарядки автомобиля потребуется выдать 80 А за 10 сек при 3000 об/мин. Если для зарядки аккумулятора от генератора доступно 25 А, то это займёт уже 30 сек при 1100 об/мин и не менее 10 мин при 750 об/мин. При разряженной батарее на 60 Аh потребуется 80 А около 90 мин при 3000 об/мин и не менее пяти часов при 1100 об/мин при 25 А для полной 100% зарядки.

Более подробную информацию о системах зарядки транспортных средств можно найти на сайте автомобильных аккумуляторов Dan Landiss. Кстати, там же, с ссылкой на первоисточник, указано, что Bosch признает влияние кальция на химию батареи. Так, в справочнике "Automotive Electric/Electronic Systems" Second Edition, Robert Bosch 1995 года они рекомендуют, чтобы при использовании внешних ЗУ свинцово-кальциевые и гибридные батареи заряжались напряжением не более чем 14,4 V, а ЗУ умело заряжать по типу, известному как "Тип IU".

В идеале комбинированная нагрузка всех аксессуаров (полная для бортовой сети и дополнительных устройств) должна составлять менее 75% от максимальной расчётной мощности бортовой зарядной системы, так что бы для зарядки аккумулятора всегда оставалось не менее 25%.

Как продлить срок службы АКБ

Для поддержания АКБ в хорошем состоянии производите полную зарядку АКБ продолжительностью от 14 до 16 часов один раз в несколько недель, не реже 1 раз в квартал. Если у вас нет возможности периодически так длительно заряжать АКБ, то старайтесь использовать АКБ при умеренной температуре и избегайте глубоких разрядов. Не оставляйте АКБ в полу-разряженном состоянии, уезжая в отпуск на несколько недель — во избежания возникновения обильной сульфатации перед длительной парковкой желательно зарядить АКБ.

Высокая температура и система старт-стоп сокращает срок службы стартерной батареи.
В качестве ориентира: при повышении температуры на каждые 8°C срок службы герметичной АКБ сокращается наполовину. Это означает, что батарея VRLA рассчитанная на 10 лет службы при температуре 25°C, будет работать только 5 лет, если она эксплуатируется при температуре 33°C и 30 месяцев, если она эксплуатируется при температуре 41°C. После того, как батарея была перегрета первоначальная ёмкость уже не может быть восстановлена.

Срок службы АКБ также зависит от активности использования, он значительно сокращается, если АКБ часто глубоко разряжается. Несколько раз в день запуск двигателя даёт небольшую нагрузку стартерной батарее, но эта нагрузка сильно возрастает при использовании в режиме старт-стоп. Автомобиль отключает двигатель на красных светофорах и перезапускает его при начале движения, в результате чего происходит около 2000 циклов в год. Данные, полученные от производителей автомобилей, говорят о снижении производительности АКБ примерно до 60% после двух лет использования и чтобы увеличить срок службы автопроизводители используют AGM аккумуляторы.

Даже при кратковременном задействовании небольших мыслительных участков головного мозга позволит, например, владельцам Volvo XC60 (и других авто тоже) добиться значительного увеличения срока эксплуатации АКБ. Для этого будет вполне достаточно внимательно изучить руководство для владельца и немного подумать. Для владельца с пытливым умом обладание автомобилем Volvo не доставляет неприятностей. Например, с наступлением похолодания многие владельцы очень часто используют штатный дополнительный топливный обогреватель (Webasto) до начала поездки, в результате перед поездкой прогревается двигатель и салон, а во время поездки снижается износ и энергопотребление. Но многократное использование обогревателя в сочетании с поездками на короткие расстояния приводит к разрядке аккумулятора и последующим проблемам при запуске. Чтобы быть уверенным, что при подзарядке аккумулятор автомобиля получит столько же энергии, сколько было использовано отопителем, при регулярном использовании отопителя нужно вести автомобиль столько же времени, сколько времени использовался отопитель. При каждом включении максимальное время работы обогревателя составляет 50 минут и минимум 15 минут перед запланированным временем отправления (запуск отопителя по таймеру). Если подойти с умом к использованию топливного обогревателя, то никаких проблем с АКБ не будет:
Предназначение обогревателя — осуществить предварительный нагрев охлаждающей жидкости (ОЖ) без запуска двигателя. Циркулирующая нагретая ОЖ прогревает двигатель, а достигнув температуры прим. 50°C — вентилятор осуществляет прогрев салона автомобиля тёплым воздухом. В процессе этого расходуется примерно 0,6-0,7 л топлива в час и достаточно сильно подсаживается АКБ (обеспечение циркуляции ОЖ насосом (примерно 14 Ватт) плюс работа вентилятора салона автомобиля). Зачем так бездарно тратить энергию АКБ? Предварительный прогрев двигателя необходим для легкого пуска в сильный мороз, а до температуры примерно -25°C помогать двигателю предварительно прогреться нет нужды — вы же используете масло 0W-/5W-. При умеренных температурах достаточно осуществить предварительный запуск двигателя. Для получения дополнительного тепла отопитель запускается автоматически, когда двигатель работает, а если наружная температура превышает 15°C, обогреватель не запускается. Максимальное время работы двигателя при дистанционном пуске составляет максимум 15 минут — за это время прогреется всё, даже руль, сидения и зеркала (устанавливается в настройках), а АКБ даже подзарядится. При запущенном двигателе прогрев происходит значительно быстрее, а расход топлива будет примерно одинаковым: без запуска ДВС отопителю нужно примерно 30 минут (т.е. 0,3 л топлива + разрядка АКБ), с предварительным дистанционным запуском ДВС за 15 минут (это максимально доступное время) израсходуется примерно столько же топлива — 0,3 литра, но АКБ при этом даже подзарядится. И это только один из примеров как достаточно просто можно поддерживать АКБ в рабочем состоянии, есть ещё масса способов, таких как оптимизация стиля движения в условиях городского трафика, своевременные подзарядки АКБ и т.п.

Кроме того, в Руководстве для владельца Volvo XC60 производителем напрямую особо выделена сноской важная информация следующего содержания:
"Срок службы аккумуляторной батареи зависит от ряда факторов, к которым относятся стиль вождения и климат. Емкость аккумуляторной батареи запуска со временем снижается, и поэтому аккумулятор необходимо подзаряжать, если автомобиль не используется в течение длительного времени или если используется для поездок на короткие расстояния. В сильный мороз способность запуска снижается еще больше.
Для поддержания аккумулятора в хорошем состоянии рекомендуется не менее 15 минут в неделю ездить на автомобиле или подключать аккумулятор к зарядному устройству с автоматическим поддержанием уровня зарядки. Максимальный срок службы имеет аккумулятор, который постоянно находится в полностью заряженном состоянии."

Информация для размышления:

После внимательного изучения даже такого поверхностного и упрощённого представления этапов процесса зарядки и особенностей процессов, пытливый ум читателя поймёт, что многие популярные дешевые так называемые автоматические ЗУ не обеспечивают оптимальный алгоритм зарядки АКБ, т.к. такие зарядные устройства либо не способны протестировать (проанализировать) исходную первоначальную степень заряженности АКБ и с учётом этого в дальнейшем выдержать зарядный ток необходимое определённое количество времени, либо при достижении определенной величины напряжения преждевременно отключают ток заряда, что приводит к недозаряду АКБ. Поэтому, используя такие автоматические устройства нужно обязательно: во-первых, знать и понимать основные процессы и алгоритмы при зарядке АКБ; во-вторых, контролировать процесс, и, если это возможно, своевременно вручную вносить необходимые коррективы.

В Руководстве для владельца Volvo XC60 даже особо выделено пометкой "Важно" следующая информация (опрометчиво пропускаемая мимо своего внимания почти всеми владельцами):
"Для зарядки пускового аккумулятора или вспомогательного аккумулятора можно использовать только современное зарядное устройство с контролируемым током зарядки. Функцию быстрой подзарядки запрещается использовать, так как это может повредить аккумулятор."

Маломощное ЗУ (относительно ёмкости АКБ) имеет преимущество, т.к. аккуратно заряжает АКБ (что обеспечивает длительный срок службы АКБ) и обеспечивает полную зарядку, а не "поверхностный заряд". Недостаток заключается в том, что для зарядки батареи требуется очень много времени. Пользователи, имеющие ЗУ менее 10% от ёмкости АКБ, обычно жалуются на чрезмерно длительное время зарядки, поэтому решение о требуемой мощности ЗУ представляет собой ряд компромиссов.

Хорошее зарядное устройство, используемое на дешевой батарее, лучше, чем зарядное устройство плохого качества, используемое на хорошей батарее. (это не мои слова, эту умную мысль я почерпнул с сайта www.jgdarden.com).

Выборочная информация с указанных ресурсов специально для вас была переведена мной на русский и адаптирована для удобного чтения/восприятия.

Фото в бортжурнале Volvo XC60 (1G) Таблицы нормальной степени заряженности (SoC) разных типов аккумуляторов при различной температуре окружающей среды (с температурной коррекцией)

Всё это не панацея, не догма, не практическое пособие и не прямое руководство к действию, а лишь информация к повышению своих знаний, к размышлению, восприятию и запоминанию всего или отдельных моментов из. Каждый из нас воспринимает информацию ангажировано через призму уже имеющихся и накопленных знаний, опыта, навыков, точки зрения.

Зарядка свинцового аккумулятора – инструкции

Зарядка свинцового аккумулятора – инструкции

Большинство водителей, сталкиваясь с вопросом, как зарядить свинцовый аккумулятор, попросту обращаются к инструкции от завода-изготовителя, и это правильное решение. Но только вот в сопроводительных документах такие тексты иногда не совсем понятны или там можно увидеть только общее описание без рассмотрения деталей, а иногда бумага попросту утеряна. Поэтому предлагаем вам глубже ознакомиться с этой темой, чтобы для вашего транспорта это никогда не стало причиной поломки.

Общий осмотр

Цель этой статьи состоит в том, чтобы выяснить, какие действия (превентивные меры) необходимо предпринять для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора, чтобы сделать это правильно. Будем разбираться по этапам.

Какие АКБ есть сейчас:

  • Lead-Acid. С обслуживанием. На сегодня – это классика батарей для автомобиля. Они подразделяются на сурьмянистые, малосурьмянистые, гибридные и кислотно-кальциевые АКБ. Есть модификации на 6 V и 12 V. Их минус, это быстрая разрядка в неактивном состоянии.
  • AGM VRLA. Модификации на 2 V, 4 V, 6 V, 12 V. В них применяется современная технология абсорбции AGM (Absorbent Glass Mat). Используется ток заряда такого свинцового аккумулятора 25-30% от всей емкости. Возможны разные буферные цикличные режимы.
  • VRLA. Все АКБ с такой маркировкой (Valve Regulated Lead Acid) относятся к неразборным батареям на 2 V, 4 V, 6 V, 12 V. Модели можно использовать (заряжать) в невентилируемых помещениях.
  • GEL VRLA. Valve Regulated Lead Acid отличается гелеобразным электролитом, что значительно увеличивает эксплуатационный ресурс модели. Для зарядки свинцового аккумулятора этого типа нужно высокоточное устройство. АКБ варьируются по 2 V, 4 V, 6 V, 12 V, 24 V, 4 V, 36 V и 48 V.
  • OPzV. Можно расшифровать, как «стационарная трубчатая пластина закрытого типа» (Ortsfest Panzerplatte Verschlossen) – они неразборные. Известны, как АКБ, которые долго сохраняют емкость и служат более двух десятков лет.

Зарядка свинцово-кислотных АКБ

Рекомендация для всех АКБ: когда не знаете инструкции, то при зарядке следует выставлять до 10% от номинальной емкости модели. Например, если емкость 55 А-ч, значит, ток ≤ 5,5 A.

Видео описание

Правильная зарядка аккумулятора.

Суть человеческого мышления такова, что в большинстве случаем мы подсознательно выбираем наиболее безопасные пути, так и здесь, когда мы ищем, как правильно зарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Наиболее простой способ, это I-U (символы тока и напряжения соответственно). То есть, изначально АКБ заряжают постоянным током до нужной величины, а потом поддерживают постоянное напряжение. Это, как в телефоне: на играх батарея садится очень быстро, тогда мы подключаемся к источнику питания и можем играть дальше – зарядка происходит методом I-U.

Идём дальше. Так как правильно зарядить кислотно-свинцовый аккумулятор можно не просто методом I-U, то рассмотрим следующие нюансы. Величина зарядного тока maxi у большинства моделей составляет порядка 0,2-0,3 от единицы показателей АКБ. Например, когда емкость батареи соответствует 100 А-ч, то ток заряда будет 20-30 A (на усмотрение производителя продукции). Если есть какие-то сомнения в таком соотношении и негде проверить – можно воспользоваться старой испытанной формулой: не больше 10% от емкости модели. То есть, если вы поставите на зарядку любую свинцово-кислотную АКБ с использованием этой формулы, вы никогда ей не навредите.

Максимальное напряжение при I-U не может быть больше 2.3 ± 0.023 V на каждый элемент батареи. В инструкции модели может стоять HTML мнемоника «±» либо символ «±», что совершенно одно и то же. В разговорной речи это звучит, как «плюс-минус» и цифры, которые стоят после символа указывают на разрешимые допуски. Если взять для примера 12-вольтную модель, то на выходе не должно быть более 13,8 ±0,15 V. Для I-U в буферном режиме, это наиболее оптимальный вариант, так как АКБ будет держать постоянное напряжение 13,8 ±0,15 V.

Время зарядки АКБ в режиме I-U будет зависеть от начального тока: если у него 20% емкости, то за 5-6 часов батарея наберёт порядка 90%. Для полной зарядки потребуется около суток, так как в режиме постоянного напряжения ток зарядки падает очень быстро. Но есть альтернативы.

Быстрая зарядка свинцовых АКБ

Теперь разберемся, как зарядить свинцово кислотный аккумулятор максимальным током быстро и при этом не нанесли никакого вреда элементам. Нужно достичь напряжения 14,5 ±0,2 V (для батарей nominal 12 V), потом просто отключить прибор или перевести его в режим 13,8 ±0,15 V. Такой способ позволяет зарядить батарею на 100% всего за 6 часов, но у нее при старте должно оставаться не менее 20% емкости.

Температура воздуха и зарядка АКБ

Зарядка свинцового аккумулятора, о которой говорилось выше, актуальна лишь в том случае, когда в помещении будет комнатная температура, а по общепринятым меткам, это 19-21°C. Некоторые источники делают допуск 1°C, но 18-22°C, это уже риск отступления от нормы, впрочем, это на ваше усмотрение. Ели придерживаться всех правил, то при несоответствии °C нужно вводить температурную компенсацию. Допустимый диапазон для работы приборов составляет от -15°C до +40°C. Как известно, чем теплее, тем больше держится зарядка, следовательно, при повышении температуры нужно понижать напряжение и наоборот, повышать при похолодании.

Чем опасно пренебрежение правилами зарядки АКБ

Конечно, никто не станет оспаривать утверждение, что соблюдение всех правил зарядки свинцовых АКБ способствует продлению эксплуатационного ресурса емкости, но это вовсе не означает, что все будут придерживаться таких простых норм. Сомневаетесь? Тогда простой пример для сравнения. 99% курильщиков понимают, что наносят себе вред, но все равно продолжают курить. Так и здесь. Просто узнайте, к чему приводит пренебрежение инструкциями.

Если превысить допустимый (установленный производителем) ток зарядки, то батарея обязательно зарядится. Но если не сбросить его хотя бы при завершении зарядки, то АКБ не наберёт 100% емкости. К тому же повышенный ток станет бесполезным для рекомбинации газов внутри неразборных моделей. Результат: с каждым разом батарее будет набирать все меньше и меньше емкости и не дослужит до конца срока, заявленного производителем.

Видео описание

Как и чем правильно зарядить свинцово кислотный аккумулятор.

При использовании тока, который меньше требуемого, зарядка тоже состоится, но её процесс затянется на несколько недель. Ещё один «бонус», это состояние аккумулятора, близком к разряженному. Результат: АКБ быстро стареет и не в состоянии отработать ресурс, предусмотренный производителем.

Когда неправильно выбирают конечное напряжение, это тоже не может пройти бесследно для батареи – она не сможет набирать полную емкость, что впоследствии грозит к реакции сульфатации. Переизбыток напряжения может вызвать выделение газов из герметичной зоны. Это тоже путь быстрой «смерти». Увы, перспективы неутешительные.

Ещё одну опасность следует отметить: в зарядке батареи при температуре ниже -15°C вызывает механическую рекомбинацию газов внутри герметически закупоренной АКБ. Результат: потеря воды электролитом.

Заключение

По сути, зарядка свинцового аккумулятора не представляет ничего сложного в техническом отношении, к тому же все это очень легко запомнить – не нужно куда-то ходить и кого-то просить о помощи. Как правило, такие процессы совершаются в доме или в квартире (изредка – в гараже). Так что, соблюдать правила или нет – выбор за вами.

Свинцово кислотный аккумулятор как правильно заряжать

Батарея — это электрохимическое устройство. В процессе разряда батареи накопленная химическая энергия преобразуется в электрическую энергию, которая используется для питания электрической нагрузки. Процесс зарядки — это обратная реакция, при которой электрическая энергия от источника зарядки накапливается в химической энергии батареи. В этой статье мы узнаем о процедурах зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы продлить срок их службы. В свинцово-кислотный аккумулятор использует метод заряда постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV).

lead acid battery

Этапы зарядки свинцово-кислотного аккумулятора:

С помощью метода CCCV, свинцово-кислотные батареи заряжаются в три этапа: [1] заряд постоянным током, [2] дополнительный заряд и [3] плавающий заряд. Заряд постоянным током составляет основную часть заряда и занимает примерно половину необходимого времени зарядки; дополнительный заряд продолжается при более низком токе заряда и обеспечивает насыщение, а плавающий заряд компенсирует потери, вызванные саморазрядом.

Как заряжать:
Перед подключением аккумулятора рассчитайте напряжение заряда в соответствии с количеством последовательно соединенных ячеек, а затем установите желаемое напряжение и ограничение тока. Чтобы зарядить 12-вольтовую свинцово-кислотную батарею (шесть элементов) до предельного напряжения 2,40 В, установите напряжение на 14,40 В (6 x 2,40). Выберите ток заряда в соответствии с размером батареи. Для свинцово-кислотной кислоты это составляет 20% от номинальной емкости. Аккумулятор на 10 Ач при 20% заряжается примерно при 2 А; процент может быть меньше. Стартерная батарея на 80 Ач может заряжаться до 8А. (Ставка заряда 10% равна 0,1C.)

Во время зарядки следите за температурой, напряжением и силой тока аккумулятора. Заряжайте только при температуре окружающей среды в хорошо вентилируемом помещении. Когда аккумулятор полностью заряжен и ток упадет ниже 3% от номинального заряда Ач, заряд завершается. Отключите зарядку. Также отключите заряд через 16 – 24 часов, если ток упал до минимума и не может упасть; высокий саморазряд (мягкое короткое замыкание) может помешать аккумулятору достичь низкого уровня насыщения. Если вам нужен плавающий заряд для готовности к работе, уменьшите напряжение заряда примерно до 2,25 В / элемент.

Вы также можете использовать источник питания для выравнивания свинцово-кислотный аккумулятор установив напряжение заряда на 10% выше рекомендованного. Время перезарядки имеет решающее значение и должно тщательно соблюдаться.

Когда дело доходит до зарядки любых аккумуляторов извне, всегда разумно использовать хорошее зарядное устройство. EverExceed предлагает встроенные высококачественные зарядные устройства для промышленных выпрямителей с уникальным дизайном и интеллектуальными функциями, такими как:
• Тиристорная технология с фазовым управлением
• Гибкое обслуживание и сокращение среднего времени восстановления работоспособности.
• Длительный срок службы до 20+ лет
• Полная совместимость с Свинцово-кислотные а также Никель-кадмиевые батареи , герметичный или вентилируемый
• Интеллектуальная связь и удаленный мониторинг

Наш почтовый ящик всегда открыт, так что если у вас возникнут дополнительные вопросы и вопросы об аккумуляторах, зарядных устройствах или о чем-либо, связанном с этим. Пожалуйста, напишите нам по электронной почте.

Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так сложно заряжать?

Особенно глубоко разряженные, как в сегодняшнем опыте на видео. Особенно находившиеся какое-то время в состоянии частичной заряженности (PSoC), вследствие чего, сульфатированные. Учитывая неизбежный саморазряд при хранении и недозаряд под капотом, рано или поздно это судьба почти каждой АКБ.

Особенно изношенные AGM, склонные к сильному нагреву. Особенно, как ни странно, самые надёжные и долговечные АКБ премиум-сегмента, плотные сепараторы которых препятствуют как разрушению пластин, так и перемешиванию электролита. Особенно когда нет пробок для доступа к электролиту, как в большинстве современных аккумуляторов.

Всё потому, что АКБ, — аккумуляторные батареи наших транспортных средств, источников бесперебойного питания и систем возобновляемой энергетики, — имеют специфические особенности вольтамперной характеристики (ВАХ), обусловленные физико-химическими свойствами.

Об этом и пойдёт речь, на примере глубоко разряженной гибридной (Sb/Ca) Тюмень Стандарт 6СТ-60L.

Несколько полезных ссылок:

  • Яркий пример последствий саморазряда при хранении новой аккумуляторной батареи детально рассмотрен в первой части большого теста 6 отечественных АКБ.
  • Цикл рекомбинации кислорода, вызывающий «терморазгон» изношенных AGM, описан в статье про первый отечественный AGM.
  • Способ определения индивидуального напряжения завершения заряда конкретной АКБ с использованием адаптивного ЗУ при отсутствии доступа к электролиту приведён в первой части большого теста 6 АКБ иностранных брендов.
  • Как убивает аккумуляторы прогрессирующий недозаряд, и можно ли их после этого восстановить, а также феномен мнимого, или поверхностного, заряда описан здесь. о «тайном», «высоковольтном» этапе заряда, в том числе, для AGM, известном профессионалам и указанном в инструкциях от производителей АКБ в явном или неявном виде.

В лабораторию поступил аккумулятор Тюмень Стандарт 6СТ-60L. 12 В 60 А*ч, паспортный ток холодной прокрутки (ТХП) 520 А в стандарте EN. АКБ эксплуатировалась полтора года.

Уровень электролита настолько низкий, что не покрывает пластины. Видны белые кристаллы сульфата свинца. Автомобиль простаивал 2 месяца по причине поломки КПП. Для гибридного Ca+ аккумулятора, в отличие от Ca/Ca, это немалый срок сам по себе. Кроме саморазряда, присутствовал ток покоя охранной сигнализации порядка 30 мА. За 2 месяца разряд таким током составляет 43 А*ч. Это практически вся ёмкость бывшей в употреблении батареи.

АКБ отогревается. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) составляет 10.53 В. На холоде 2 часа назад оно было 8 В. Оставим отогреваться у тепловой пушки ещё 2 часа.

Перед зарядом свинцово-кислотной АКБ «мокрого» (WET) типа, то есть, со свободно плещущимся электролитом, необходимо удостовериться, что электролит покрывает пластины. В противном случае, долить дистиллированную воду, (не водопроводную, не питьевую, не электролит!) до кромок пластин. (Не до нормального уровня!)

Уровень электролита будет расти в процессе заряда. Если долить слишком много, при заряде электролит может политься через верх горловин банок, создавая ненужные проблемы.

АКБ отогрелась, недостающую воду долили. Заряжать будем отечественным программируемым ЗУ Кулон-912.

▍ Вольтамперная характеристика

Коль скоро применяем зарядное устройство с классическим CC/CV режимом заряда на базе стабилизированного источника питания, просто необходимо вспомнить один важный момент, изо дня в день становящийся камнем преткновения. О стабилизации тока и напряжения при заряде аккумуляторной батареи или питании того или иного потребителя постоянно задают вопросы одного и того же рода, похожие как капли воды.

«Почему я устанавливаю 15 вольт 3 ампера, а получается ток ниже 3 ампер? 3 ампера ЗУ выдаёт только на 17 вольтах, оно бракованное?». «Почему устанавливаю 15.5 вольт 6 ампер, а напряжение всего лишь 14 вольт?»

Допустим, у нас есть стабилизированный блок питания 100+ Вт, настроенный на 10 вольт 10 ампер. Если подключить на его выход резистор 1 Ом, ток при напряжении 10 В составит как раз 10 А, и по закону Джоуля-Ленца будет выделяться мощность 100 Вт. Такая ситуация называется согласованием сопротивлений, когда и ток, и напряжение, и мощность максимальны.

Если сопротивление резистора 10 Ом, сила тока составит всего 1 А, мощность 10 Вт. У источника питания будет активна обратная связь (ОС) по напряжению, а до срабатывания ОС по току дело не дойдёт. Это не неисправность блока питания, а логика его работы и природа резистора.

При сопротивлении 10 миллиом и токе 10 ампер, например, на токоизмерительном шунте, напряжение составит всего 0.1 вольта, тепловыделение 1 Вт. Здесь работает ОС по току, а ОС по напряжению не срабатывает.

Идеальный резистор — простейший случай, у него линейная вольтамперная характеристика (ВАХ), и она неизменна во времени и не зависит от температуры. Но если взять нить накаливания лампочки, то в момент включения холодная нить имеет малое сопротивление, идёт ток выше рабочего, так называемый пусковой ток. Пусть это будет 10 ампер, максимум, который выдаст блок питания (БП), при 8 вольтах. Далее нить нагреется, её сопротивление повысится, ток снизится, например, до 7 А, а напряжение возрастёт до заданных 10 вольт.

Это не неисправность лампочки или БП, а физика их работы. Получается, лампа накаливания имеет вольтамперную характеристику во времени, обусловленную температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) металла (сплава) её нити.

Кстати, именно по этой причине лампочки часто перегорают именно в момент включения, когда нить холодная, и у неё низкое сопротивление. Чтобы при перегорании спирали не поддерживался дуговой разряд, который может вызвать перегрузку электросети, взрыв колбы и пожар, внутри многих лампочек есть плавкий предохранитель в виде участка более тонкой проволоки, идущего от цоколя внутри колбы. В перегоревшей лампочке часто наблюдаем прилипшие изнутри к стеклу шарики расплавленного металла в зоне, где проходил этот участок.

Чтобы запустить электромотор, особенно нагруженный каким-либо механизмом на валу, (например, компрессором холодильника), необходимы бо́льшие ток и мощность, чем для поддержания его вращения даже при отборе уже запущенным механизмом крутящего момента и энергии с вала.

Причём обмотки двигателя не рассчитаны на долговременную работу в пусковом режиме. Потому уже много десятилетий используются пусковые конденсаторы более высокого номинала, чем рабочие, и тепловые пускозащитные реле, препятствующие не только продолжительной работе при повышенном токе, (например, при заклинивании механизма), но и нескольким пускам подряд в течение короткого времени, (при перебоях электроснабжения).

Распределение ионов, (то есть, носителей заряда), в объёме банки (ячейки) аккумулятора, (где действует электрическое поле), создаёт ЭДС, прибавляющуюся к напряжению на клеммах при заряде и отнимающуюся при разряде. Это явление можно назвать «паразитным ионистором», или «суперконденсатором».

Плотная структура сепараторов современных аккумуляторных батарей, особенно премиум вариантов, (SSB — батареи для систем старт-стоп, EFB — улучшенные наливные батареи), препятствует дрейфу ионов в электролите и создаёт тем самым эффект «паразитного электрета», — стойкого перенапряжения, удерживающегося длительное время.

Также дополнительную ЭДС создают газы, — водород и кислород, — в порах активных масс. Это уже «паразитный топливный элемент».

Паразитные «суперконденсатор» и «топливный элемент» в кислотном аккумуляторе имеют довольно значительную электрическую ёмкость, заряд которой растянут во времени. Потому при заряде АКБ напряжение на её клеммах растёт не только по сумме термодинамической ЭДС банок и падения напряжения на внутреннем сопротивлении, но и по ходу заряда паразитных ёмкостей.

То есть, при подаче зарядного тока 5% ёмкости, (3 ампера для 60 А*ч) на разряженную АКБ с НРЦ, (термин, не тождественный ЭДС по вышеописанным причинам), 12 вольт, он создаст перенапряжение всего 100-200 милливольт, или даже ниже.

Этот же ток, подаваемый на клеммы заряженной АКБ с НРЦ 12.9 вольт, что всего на 900 милливольт выше разряженной, вскоре создаст перенапряжение, например, до 16.7 В, то есть, на 3.8 вольта, что в 25 раз выше случая из предыдущего абзаца.

Потому ЗУ, настроенное на 15 вольт 6 ампер, в первом случае будет подавать 6А 12.3 В, во втором напряжение быстро подскочит до 15В, а ток будет снижаться до 1 А и ещё ниже. Это не неисправность ЗУ или АКБ, а физика и химия свинцового аккумулятора, и работа обратных связей стабилизированного источника питания.

Предугадать правильные напряжения, токи и время для каждого этапа заряда при данном состоянии конкретного экземпляра АКБ бывает непросто. В одних случаях, производители ограничиваются общими рекомендациями, в других предписывают сложные многоступенчатые профили заряда, как, например, этот от Tianneng.

Разные зарядные устройства предоставляют разную степень автоматизации процесса и средств мониторинга и управления. Также при обслуживании свинцовых аккумуляторов используются такие приборы, как нагрузочные вилки, экспресс-тестеры, разрядные нагрузки, средства определения плотности электролита — ареометры и рефрактометры. Последние неактуальны при отсутствии доступа к пробкам у популярных MF (maintenance free) аккумуляторов.

image

Цель стационарного заряда — преобразовать все сульфаты в намазках пластин АКБ в заряженные активные массы (АМ), — губчатый свинец отрицательной и оксид свинца положительной, и перемешать электролит до равномерной концентрации кислоты, т.е. плотности раствора, по всему объёму банок.

Это восстанавливает эксплуатационные характеристики, в том числе, способность оперативно и эффективно восполнять заряд от генератора транспортного средства после пуска двигателя, штатного ЗУ после поездки на электромотоцикле, или контроллера заряда источника бесперебойного питания после возобновления внешнего питания.

Десульфатацией называется процесс электролитической диссоциации застарелых труднорастворимых сульфатов. Это необходимая часть полного выравнивающего стационарного заряда, восстанавливающего ёмкость, токоотдачу, и продлевающего срок службы АКБ.

▍ Капельный предзаряд пульсирующим током

Начнём восстановление нашей АКБ. Кулон-912 снабжён функцией импульсного предзаряда. Целесообразность этого этапа обусловлена тем, что глубоко разряженная, т.е. разбалансированная АКБ при подаче стандартного тока 10% ёмкости может сильно нагреваться, так как разным участкам пластин достанется разная плотность тока, а разным банкам — разное перенапряжение.

Чтобы этого избежать, установим ток 5% номинальной ёмкости, для 60 А*ч это 3 А. Длительности импульса и паузы сделаем равными, по 5 секунд. Завершение этапа по достижении напряжения в паузе, т.е. НРЦ 12 вольт.

▍ Этап основного заряда

Разрядные импульсы при асимметричном (реверсивном) заряде частично снимают поляризацию, благодаря чему, повышают эффективность заряда и десульфатации. Некоторые адаптивные ЗУ, в отличие от классических, в т. ч. программируемых, используют разрядный импульс и для анализа отклика электрохимической системы. Разрядные импульсы, как и зарядные, могут быть модулированными, т.е. являться пачками более коротких импульсов и пауз, что позволяет исследовать внутреннее сопротивление АКБ на другой частоте.

Окончание этапа по прошествии 6 часов при достигнутом установленном напряжении. Каким будет ток в конце основного заряда, трудно предугадать. Потому хорошо, что ЗУ предоставляет такую опцию автоматики. Этапы дозаряда и хранения пока не активируем. Сначала проконтролируем, к чему приведут предзаряд и основной заряд с такими настройками.

Плотность электролита по банкам от 1.23 до 1.25, что явно недостаточно. Присутствует расслоение электролита, требуется дозаряд.

▍ Этап дозаряда

Дозаряд будем производить током 2.2А, это чуть выше 1/30 ёмкости, без ограничения напряжения, до тех пор, пока напряжение не перестанет расти в течение 2 часов. К сожалению, такой опции автоматизации ZDV, (zero delta voltage, нулевое приращение напряжения), у Кулона-912 нет, зато есть удалённые мониторинг и управление, а также запись лога. Потому будем наблюдать за процессом, и завершим его вручную.

Прошло почти два часа, напряжение снизилось до 14.84 В. Это происходит по причине снижения внутреннего сопротивления АКБ, в частности, из-за её нагрева. Аккумулятор слегка тёплый. Отдано суммарно 5.92 А*ч.

Прошло более суток, НРЦ 12.92 В. Плотность электролита по банкам 1.25 — 1.29. Более низкая плотность в тех банках, куда не доливалась вода.

▍ Kонтрольный разряд и итог

Разряд завершён, ёмкость составила 19.48 А*ч, как и ожидалось. Ставим на заряд, повторив 3 вышеописанных этапа.

После заряда и отстоя НРЦ 13.03 В, внутреннее сопротивление 5.78 мОм, ТХП 537 из 520 А по EN. SoH 100%. Прекрасный результат! Аккумулятор восстановился полностью. Теперь измерим и при необходимости скорректируем плотность электролита.

Плотность во всех банках составила 1.27-1.28, коррекция не требуется. Восстановление АКБ завершено, возвращаем владельцу.

Видео-версия:

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *