Схема импульсного зарядного устройства для акб 12в: Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

— это аккумуляторная батарея для модели 1857 от Gaston Plante. Основными преимуществами свинцовой батареи являются то, что она рассеивает очень мало энергии (если рассеиваемая энергия меньше, она может работать долгое время с высокой эффективностью), у нее очень низкое соотношение энергии к весу, она может обеспечивать высокий ток и очень низкую стоимость.

:

Принципиальная схема представлена ​​ниже:

Описание цепи:

• Напряжение постоянного тока подключено к Vin LM317, между тем, как мы подключили конденсаторы, будут разомкнуты, но если в нем есть шум переменного тока, он его устранит.
• Vout LM317 подается на аккумулятор, который должен заряжаться, контакт 1 Регулировочный контакт LM317 подключен к транзистору Q1, резистору R1, R2, R5, который поможет настроить регулятор.
• Выход регулируемого напряжения и тока контролируется транзистором Q1, резистором R1 и R2 и потенциометром R5. Потенциометром, который используется для установки зарядного тока. Резистор R2 будет иметь больший ток, когда батарея заряжается. В этом поможет провести транзистор Q1. Проводимость Q1 поможет отрегулировать напряжение LM317.
• TRICKLE CHARGE MODE: в этом режиме, если аккумулятор заряжен, будет течь обратный ток. Если светодиод загорелся, можно сказать, что аккумулятор заряжен.Диод D2 защитит LM317 от обратного тока. Когда аккумулятор полностью заряжен, ток заряда уменьшится. Если ток заряда транзистор отключится, регулятор напряжения не может быть отрегулирован.

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Аккумулятор должен заряжаться током зарядки 1/10 ^-го , поэтому регулятор напряжения должен генерировать 1/10 ^-го зарядного тока, производимого аккумулятором
2. Радиатор должен быть прикреплен к LM317 для повышения эффективности.

12 В — Модель 5607-00

Зарядное устройство 12 В — модель 5607-00 — это зарядное устройство для твердотельных аккумуляторов, предназначенное для зарядки 12-вольтового аккумулятора, а также поддержания и поддержания его полного заряда. Зарядное устройство 12 В будет поддерживать аккумулятор полностью заряженным, и его можно включать в сеть сколько угодно долго. Зарядное устройство 12 В никогда не перезарядит вашу батарею. Ультрасовременный микропроцессор управляет зарядными устройствами 12 В для аккумуляторов. Время зарядки 12В зарядного устройства эквивалентно обычным коническим зарядным устройствам, использующим вдвое больший ток, но при этом они поддерживают, десульфатируют и кондиционируют аккумулятор, когда он не используется, для увеличения срока службы аккумулятора.Твердотельная технология означает, что вы можете оставлять зарядное устройство 12 В подключенным к сети 24 часа в сутки, семь дней в неделю.

Зарядное устройство 12 В предназначено для защиты своей схемы от обратной полярности, короткого замыкания, скачков напряжения переменного тока, перенапряжения, перегрузки по току и имеет одобрение CSA и UL. Плавный запуск и остановка исключают резкий скачок тока от зарядного устройства 12 В, защищая аккумулятор. Автоматическое отключение зарядного устройства на 12 В и его постоянное удержание означают, что вы можете оставлять аккумулятор подключенным на несколько недель, месяцев или даже лет без каких-либо повреждений, сохраняя при этом полный заряд.Простой и понятный светодиодный индикатор, красный для зарядки и зеленый для полной зарядки, помогает узнать состояние зарядного устройства 12 В и аккумулятора. Зарядное устройство 12 В автоматически регулирует свое напряжение, когда температура превышает 75 градусов F (23,9 C). Зарядные устройства 12 В, рассчитанные на срок службы более 30 000 часов работы (POH), используют самые современные технологии, которые революционизируют обслуживание аккумуляторов. В этих «постоянных токах» 12 В зарядных устройств для аккумуляторов используются отдельные компоненты, обычно встречающиеся в компьютерах, чтобы уменьшить размер и вес, которые обычно ассоциируются со знакомыми зарядными устройствами капельного типа.Зарядные устройства 12 В подходят для всех 12-вольтовых аккумуляторов, включая гелевые и сухие элементы, и не создают чрезмерных излучаемых или кондуктивных выбросов (EMI).

Switchmode
Одним из современных компонентов, используемых в зарядных устройствах для аккумуляторов 12 В, является сложная схема переключения с «режимом переключения», который «прерывает» входное напряжение 115 В переменного тока со скоростью 100 000 импульсов в секунду по сравнению со скоростью 60 в секунду с зарядными устройствами. Поскольку меньшая мощность передается с большей скоростью, преобразование в 12 В постоянного тока может быть выполнено с помощью зарядного устройства 12 В без необходимости использования большого трансформатора.Благодаря отсутствию трансформатора большего размера зарядное устройство 12 В для аккумуляторов имеет преимущество перед конусными зарядными устройствами и зарядными устройствами с непрерывной подачей тепла в виде меньшего тепловыделения, меньшего веса и большей эффективности. Зарядные устройства 12 В для аккумуляторов имеют КПД 90% по сравнению со средним показателем 50% для большинства конических и капельных зарядных устройств.

Конические зарядные устройства
Конические зарядные устройства используют большие трансформаторы, которые выделяют тепло и увеличивают вес 12В зарядного устройства. В коническом зарядном устройстве для аккумуляторов на 12 В ток начинается с полного номинала, а затем медленно уменьшается по мере зарядки аккумулятора.В 12-вольтовом коническом зарядном устройстве на 6 ампер ток составляет 6 ампер при 12 вольтах, он уменьшается по мере зарядки аккумулятора. Например, коническое зарядное устройство на 12 В дает аккумулятору 4 А при 13 В, 2 А при 14 В и затем 0,01 А, когда аккумулятор полностью заряжен. Коническое зарядное устройство на 12 В дает в среднем 3 А при полностью разряженной батарее. Если батарея разряжена на 50%, пусковой ток будет 4 А и будет медленно снижаться до 0,01 А, когда батарея полностью заряжена.Это дает в среднем 2 ампера.

Зарядные устройства постоянного тока
Зарядные устройства постоянного тока выдают одинаковую фиксированную величину тока от начала заряда до конца, когда аккумулятор полностью заряжен. Зарядное устройство 12 В с постоянным током на 3 А заряжает полностью разряженную батарею за то же время, что и коническое зарядное устройство на 6 А. Если аккумулятор не полностью разряжен, зарядное устройство с постоянным током 12 В по-прежнему будет обеспечивать заряд в 3 А, что значительно сократит время, необходимое для зарядки аккумулятора.Большинство розничных послепродажных зарядных устройств 12 В для аккумуляторов имеют ток 1,25 А. В этом случае зарядное устройство 12 В с постоянным током на 3 А будет полностью заряжать аккумулятор в 3-4 раза быстрее, чем конические и капельные зарядные устройства. Благодаря использованию технологий «Switchmode» и «Constant Current» зарядные устройства 12 В для аккумуляторов стали намного меньше по размеру, легче по весу, более эффективны и заряжают аккумуляторы намного быстрее, чем конические зарядные устройства.

Руководство по оформлению заказа

Модель 5607-00 ……… 12 В — 3 А, четырехступенчатое, зарядное устройство с 3-контактным соединительным кабелем

Marine Battery Maintenance 101 — e Marine Systems

Техническое обслуживание морских аккумуляторов 101

Как однажды выразился кто-то из представителей отрасли, «несколько батарей умирают естественной смертью, большинство — убито» .Следующая информация предназначена для того, чтобы рассказать вам, как максимально продлить срок службы батареи , банк , а также узнать, почему батареи выходят из строя.

Причины выхода из строя морских аккумуляторов

При разряде свинцово-кислотной батареи на пластинах батареи образуется мягкий сульфат свинца. Во время перезарядки батареи этот материал поднимается с пластин и снова превращается в раствор электролита батареи. Однако, если аккумулятор оставить в состоянии частичной разрядки всего на 3 дня, материал сульфата свинца начнет затвердевать и кристаллизоваться, образуя постоянный изолирующий барьер.По мере того, как этот барьер становится все толще и толще, способность батареи принимать заряд или передавать энергию снижается, в результате чего создается впечатление, что батарея больше не может использоваться. Накопление таких отложений, также известное как сульфатирование, является самым разрушительным процессом в жизни любой свинцово-кислотной батареи.

Многоступенчатая зарядка аккумулятора

Стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея должна быть доведена до примерно 14,2–14,4 В постоянного тока, прежде чем она будет полностью заряжена.(Для систем на 24 вольта удвойте эти цифры.) Если снизить уровень напряжения, часть сульфатных отложений, которые образуются во время разряда, останутся на пластинах. Со временем эти отложения приведут к тому, что аккумулятор на 200 ампер-час будет действовать как аккумулятор на 100 ампер-час, и срок службы аккумулятора значительно сократится. После полной зарядки судовые аккумуляторы должны поддерживаться при значительно более низком напряжении для поддержания заряда — обычно от 13,2 до 13,4 вольт. Более высокие уровни напряжения «загазируют» батарею и испарят электролит, снова сокращая срок службы батареи.

Большинство зарядных устройств конструкции и стандартные генераторы , установленные на лодках, не могут удовлетворить противоречивые требования к напряжению начальной «основной зарядки» и последующей стадии «плавающего режима» или этапа технического обслуживания. Эти конструкции могут работать только с одним зарядным напряжением и, следовательно, должны использовать компромиссную настройку — обычно 13,8 вольт. Результатом является медленная неполная зарядка, накопление сульфатных отложений, чрезмерное выделение газов и сокращение срока службы батареи. Зарядные устройства постоянного тока поддерживают напряжение на уровне 13.8 вольт, которое закипает и в конечном итоге разрушает батарею.

Зарядное устройство, доступное в большинстве судовых инверторов , «интеллектуальных» зарядных устройствах для аккумуляторов и генераторах с «интеллектуальными» внешними регуляторами, автоматически циклирует аккумуляторы в правильной многоступенчатой ​​последовательности (иногда называемой трехступенчатой ​​зарядкой), чтобы обеспечить быструю и полную зарядку без чрезмерное газообразование.

Лучшие контроллеры заряда или солнечный контроллер , используемые в солнечных системах зарядки, могут управлять зарядкой батарей с использованием технологии ширины импульса.Напряжение поддерживается на желаемом уровне во время фазы приема, но ток включается только на время, достаточное для обеспечения требуемого тока заряда. Напряжение снижается на стадии плавающего режима, и ток включается только на время, достаточное для поддержания напряжения плавающего режима.

Трехступенчатая зарядка аккумулятора

Батарея обычно полностью заряжена до 75% на фазе полной зарядки. Фаза приема или абсорбции продолжает заряжать аккумулятор до полного заряда.После того, как батарея полностью заряжена, достаточно тока заряда, чтобы поддерживать батарею в полностью заряженном режиме (это плавающая фаза). Плавающую фазу не следует путать с «капельным зарядным устройством», которое перезаряжает (сваривает) многие батареи.

Напряжение объемного заряда

Напряжение накопительной зарядки типичных батарей с жидким электролитом должно составлять около 14,4 В постоянного тока; батарей AGM около 14,2 В постоянного тока; гелевых батарей около 14.1 В постоянного тока. Не существует единого правильного напряжения для всех типов батарей. Неправильное напряжение ограничит производительность аккумулятора и срок его службы. Ознакомьтесь со спецификациями и рекомендациями производителей аккумуляторов.

Напряжение холостого хода

Параметры Float Voltage должны удерживать батареи на достаточно высоком уровне, чтобы поддерживать полный заряд, но не на таком высоком, чтобы вызвать чрезмерное «газообразование», которое «выкипит» электролит. Для аккумуляторной батареи с жидким электролитом на 12 В в состоянии покоя напряжение 13.2 -13,4 обычно подходит; гелевые клетки обычно поддерживаются между 12,9 и 13,1. Если батареи используются на стадии поплавка, могут потребоваться несколько более высокие настройки.

Температурная компенсация

Температурная компенсация важен для всех типов батарей, но AGM и гелевый элемент (батареи с регулируемым клапаном) более чувствительны к температуре. Имейте в виду, что даже если вы находитесь в месте, где температура не сильно колеблется, в месте установки батарей могут быть значительные колебания температуры.Это может быть вызвано зарядкой и разрядкой батарей, которые сами по себе будут выделять тепло из-за неэффективности прохождения циклов зарядки. Кроме того, аккумуляторный отсек может сильно нагреться из-за палящего солнца на палубу лодки или остаточного тепла от двигателя, повышающего температуру аккумуляторного отсека. Добавление недорогого датчика температуры аккумулятора к контроллеру заряда или регулятору защитит аккумуляторы от падения. или перезаряжается из-за этого колебания температуры, обеспечивая более длительный срок службы батареи.

Глубокий цикл по сравнению с мелким циклом

Цикл в мире батареи происходит, когда вы разряжаете батарею, а затем снова заряжаете ее до того же уровня. Насколько глубоко разряжена батарея, называется «глубиной разряда». Мелкий цикл происходит, когда верхние 20% или менее заряда батареи разряжаются, а затем перезаряжаются. Некоторые аккумуляторы, например автомобильные стартерные, предназначены только для этого типа езды на велосипеде. Пластины из активного материала тонкие, с большой общей площадью поверхности.Эта конструкция может обеспечить большую мощность за очень короткое время.

Второй тип цикла — это глубокий цикл, при котором до 80% емкости аккумулятора разряжается и заряжается. Батареи, предназначенные для глубоких циклов , сделаны с более толстыми пластинами из активного материала, которые имеют меньшую общую площадь поверхности. Из-за меньшей доступности площади поверхности для химической реакции эти батареи вырабатывают столько же энергии, что и их размер, но делают это в течение более длительного периода времени.Этот тип конструкции батареи предпочтителен на круизном судне, потому что разрядка батареи на более глубокий уровень является нормальным явлением во время постановки на якорь из-за освещения, инструментов, вентиляторов и другого обычного использования батареи.

Определение уровня заряда аккумулятора

Уровень заряда аккумулятора определяется путем считывания напряжения на клеммах или удельного веса электролита.

Плотность или удельный вес сернокислотного электролита свинцово-кислотной батареи зависит от степени заряда (см. Таблицу ниже).Удельный вес считывается ареометром. Показания ареометра покажут точное состояние заряда . Ареометр нельзя использовать с герметичными, AGM или гелевыми батареями.

Измерители напряжения также используются для индикации состояния заряда батареи . Цифровые вольтметры обеспечивают точность считывания напряжения до сотых долей, они относительно недороги и просты в использовании. Основная проблема, связанная с считыванием показаний напряжения, — это сильные колебания напряжения батареи в течение дня.Напряжение аккумулятора сильно реагирует на зарядку и разрядку. По мере зарядки аккумулятора указанное напряжение увеличивается, а при разрядке указанное напряжение уменьшается. Имея опыт, можно точно определить состояние заряда с помощью вольтметра.

Справочная таблица состояния заряда аккумулятора

Мониторинг и обслуживание

Напряжение батареи должно поддерживаться на уровне 50% или выше для максимального срока службы батареи. Поддерживайте уровень электролита в батарее на указанном уровне и никогда не позволяйте пластинам выступать над электролитом. При заправке батарей используйте только дистиллированную воду, а не воду из-под крана. Вода — единственный элемент, используемый вашей батареей.Никогда не добавляйте кислоту в аккумулятор. Не переполняйте и не заливайте, когда батареи разряжены. Избыточный полив чрезмерно разбавляет кислоту, и при зарядке будет вытекать электролит.

Выравнивание

Уравнение — это управляемая перезарядка полностью заряженной батареи. Этот перезаряд смешивает электролит, выравнивает заряд между различными элементами батареи и снижает постоянное сульфатирование пластин батареи. Это энергия, вложенная в продление срока службы батареи.Мы считаем, что, как показывает практика, выравнивание следует проводить каждые 60–90 дней.

Equalization разряжает ваши батареи до 15 вольт или выше (30 вольт в 24-вольтовой системе), поэтому перед началом убедитесь, что все нагрузки постоянного тока отключены. В процессе выравнивания расходуется вода и происходит выделение газа. Убедитесь, что ваши батареи хорошо вентилируются во время зарядки. Во время этого процесса следует внимательно следить за батареями. Вначале проверьте удельный вес всех ячеек, отметив все ячейки с низким содержанием.Продолжайте проверять плотность электролита во время процесса, пока не получите три показания с интервалом в 30 минут, которые не укажут на дальнейшее увеличение значений удельного веса.

Испарения, образующиеся во время выравнивания, могут быть очень разрушительными для ткани и обивки, если батареи расположены в жилой зоне лодки. Помещение необходимо хорошо проветривать.

Кондиционеры батарей

Аккумуляторные кондиционеры (десульфатор) являются альтернативой уравниванию.Кондиционеры для аккумуляторов используют широкий импульс энергии, излучаемый в аккумуляторный блок, который устраняет и предотвращает этот процесс, ограничивающий срок службы. Частоты, с которыми излучаются эти импульсы, настроены для возбуждения структурных компонентов сульфатных отложений. Этот процесс позволяет сульфатированию вернуться обратно в электролит.

Защитные батареи

Battery Protectors может сэкономить на замене вашего домашнего аккумулятора и обеспечить лучший страховой полис за небольшую цену.Защитные устройства для аккумуляторов находятся между аккумуляторным блоком и домашними нагрузками. Если по какой-либо причине вы должны разрядить батарею ниже заданного уровня (обычно 10,5 В), защитное устройство батареи отключит нагрузку, сохраняя батарею.

Обычно охлаждение остается на борту, когда вы покидаете лодку, разряжая ваши батареи, что приводит к потере батарейного блока и, в конечном итоге, к еде в холодильнике. Защитный кожух отсоединит холодильник, сохранив аккумуляторную батарею дома, но да, в холодильнике все равно будет плохая еда.

Зарядные устройства и методы зарядки

Зарядное устройство имеет три основные функции

• Получение заряда в АКБ (Зарядка)
• Оптимизация скорости зарядки (стабилизация)
• Знание, когда остановиться (Завершение)

Схема начисления платы представляет собой комбинацию методов начисления и завершения.

Когда аккумулятор полностью заряжен, необходимо как-то рассеять зарядный ток. В результате выделяется тепло и газы, которые вредны для аккумуляторов. Суть хорошей зарядки состоит в том, чтобы уметь определять, когда восстановление активных химикатов завершено, и останавливать процесс зарядки до того, как будет нанесен какой-либо ущерб, при постоянном поддержании температуры элемента в безопасных пределах.Обнаружение этой точки отключения и прекращение заряда имеет решающее значение для продления срока службы батареи. В простейших зарядных устройствах это происходит при достижении заранее определенного верхнего предела напряжения, часто называемого напряжением завершения . Это особенно важно для устройств быстрой зарядки, где опасность перезарядки выше.

Если по какой-либо причине существует риск чрезмерной зарядки аккумулятора из-за ошибок в определении точки отключения или неправильного обращения, это обычно сопровождается повышением температуры.Условия внутренней неисправности в батарее или высокие температуры окружающей среды также могут привести к выходу батареи за пределы безопасных рабочих температур. Повышенные температуры ускоряют выход батарей из строя, а мониторинг температуры элементов — хороший способ обнаружить признаки неисправности по разным причинам. Температурный сигнал или сбрасываемый предохранитель можно использовать для выключения или отсоединения зарядного устройства при появлении знаков опасности, чтобы не повредить аккумулятор. Эта простая дополнительная мера предосторожности особенно важна для аккумуляторных батарей большой мощности, где последствия отказа могут быть как серьезными, так и дорогостоящими.

Во время быстрой зарядки можно перекачивать электрическую энергию в аккумулятор быстрее, чем химический процесс может на нее отреагировать, что приводит к разрушительным результатам.

Химическое воздействие не может происходить мгновенно, и будет происходить градиент реакции в объеме электролита между электродами с электролитом, ближайшим к преобразуемым или «заряжаемым» электродам, до того, как электролит находится дальше.Это особенно заметно в элементах большой емкости, которые содержат большой объем электролита.

Фактически, в химических превращениях клетки участвуют по крайней мере три ключевых процесса.

• Один из них — это «перенос заряда», который представляет собой фактическую химическую реакцию, происходящую на границе электрода с электролитом, и она протекает относительно быстро.
• Второй — это процесс «массопереноса» или «диффузии», в котором материалы, преобразованные в процессе переноса заряда, перемещаются с поверхности электрода, давая возможность другим материалам достичь электрода и принять участие в процессе преобразования.Это относительно медленный процесс, который продолжается до тех пор, пока все материалы не будут преобразованы.
• Процесс зарядки также может подвергаться другим значительным эффектам, время реакции которых также следует принимать во внимание, например, «процессу интеркаляции», при котором литиевые элементы заряжаются, при котором ионы лития вставляются в кристаллическую решетку основного электрода. См. Также Литиевое покрытие из-за чрезмерной скорости зарядки или зарядки при низких температурах.

Все эти процессы также зависят от температуры.

Кроме того, могут быть другие паразитные или побочные эффекты, такие как пассивация электродов, образование кристаллов и скопление газа, которые все влияют на время зарядки и эффективность, но они могут быть относительно незначительными или нечастыми, или могут возникать только в условиях неправильного обращения. . Поэтому они здесь не рассматриваются.

Таким образом, процесс зарядки аккумулятора имеет по меньшей мере три характерные постоянные времени, связанные с достижением полного преобразования активных химикатов, которые зависят как от используемых химикатов, так и от конструкции элемента.Постоянная времени, связанная с переносом заряда, может составлять одну минуту или меньше, тогда как постоянная времени массопереноса может достигать нескольких часов или более в большой ячейке с большой емкостью. Это одна из причин, по которой элементы могут передавать или принимать очень высокие импульсные токи, но гораздо более низкие постоянные токи (еще один важный фактор — это рассеиваемое тепло). Эти явления нелинейны и относятся как к процессу разрядки, так и к зарядке. Таким образом, существует предел скорости приема заряда элемента.Продолжая перекачивать энергию в элемент быстрее, чем химические вещества могут реагировать на заряд, может вызвать локальные условия перезаряда, включая поляризацию, перегрев, а также нежелательные химические реакции рядом с электродами, что приведет к повреждению элемента. Быстрая зарядка увеличивает скорость химической реакции в элементе (как и быстрая разрядка), и может потребоваться предоставить «периоды покоя» во время процесса зарядки, чтобы химические воздействия распространялись через большую часть химической массы в элементе и для стабилизации на прогрессивном уровне заряда.

Узнайте больше о периодах отдыха и о том, как их можно использовать для увеличения срока службы батареи и повышения точности измерений SOC на странице «Программно конфигурируемая батарея».

См. Также влияние химических изменений и скорости зарядки в разделе Срок службы батареи.

Запоминающееся, хотя и не совсем эквивалентное явление — налив пива в стакан.Очень быстрое наливание приводит к образованию большого количества пены и небольшому количеству пива на дне стакана. Медленное наливание по краю стакана или, как вариант, дать пиву отстояться, пока пена не рассеется, а затем долить, чтобы стакан наполнился полностью.

Гистерезис

Постоянные времени и вышеупомянутые явления, таким образом, вызывают гистерезис в батарее.Во время зарядки химическая реакция отстает от приложения зарядного напряжения, и аналогично, когда к батарее прикладывается нагрузка для ее разрядки, происходит задержка, прежде чем полный ток может пройти через нагрузку. Как и в случае с магнитным гистерезисом, энергия теряется во время цикла заряда-разряда из-за эффекта химического гистерезиса.

На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

Допущение коротких периодов стабилизации или отдыха во время процессов заряда-разряда для учета времени химической реакции будет иметь тенденцию к уменьшению, но не устранению разницы напряжений из-за гистерезиса.

Истинное напряжение батареи в любом состоянии заряда (SOC), когда батарея находится в «состоянии покоя» или в спокойном состоянии, будет где-то между кривыми заряда и разряда.Во время зарядки измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет медленно перемещаться вниз в сторону состояния покоя, поскольку химическое преобразование в элементе стабилизируется. Точно так же во время разряда измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет перемещаться вверх в направлении состояния покоя.

Быстрая зарядка также вызывает повышенный джоулев нагрев элемента из-за более высоких токов, а более высокая температура, в свою очередь, вызывает увеличение скорости процессов химического преобразования.

В разделе «Скорость разряда» показано, как скорость разряда влияет на эффективную емкость элемента.

В разделе «Конструкция ячеек» описывается, как можно оптимизировать конструкции ячеек для быстрой зарядки.

Эффективность зарядки

Это относится к свойствам самого аккумулятора и не зависит от зарядного устройства.Это соотношение (выраженное в процентах) между энергией, удаленной из аккумулятора во время разряда, по сравнению с энергией, используемой во время зарядки для восстановления первоначальной емкости. Также называется Coulombic Efficiency или Charge Acceptance .

Прием заряда и время заряда в значительной степени зависят от температуры, как указано выше. Более низкая температура увеличивает время зарядки и снижает прием заряда.

Обратите внимание на , что при низких температурах аккумулятор не обязательно получит полный заряд, даже если напряжение на клеммах может указывать на полный заряд. См. Факторы, влияющие на состояние заряда.

Основные методы зарядки

• Постоянное напряжение Зарядное устройство постоянного напряжения — это в основном источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем для подачи постоянного напряжения для зарядки аккумулятора.Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. Свинцово-кислотные элементы, используемые для автомобилей и систем резервного питания, обычно используют зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.
• Постоянный ток Зарядные устройства постоянного тока изменяют напряжение, подаваемое на батарею, для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полной зарядки.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.
• Конический ток Зарядка от нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повреждения элементов из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки.Подходит только для батарей SLA.
• Импульсный заряд Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в аккумулятор импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды отдыха от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. (См. Также Импульсное зарядное устройство ниже). При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

• Взрывная зарядка Также называется Reflex или Зарядка с отрицательным импульсом Используется вместе с импульсной зарядкой, подает очень короткий импульс разрядки, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода покоя зарядки. деполяризовать клетку. Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, которые образовались на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки.Высвобождение и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что «не повреждает аккумулятор».
• IUI Charging Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально аккумулятор заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения — обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит газообразование. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. Когда заданное напряжение будет достигнуто, зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью.Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает повышаться до нового более высокого предустановленного значения. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы. См. Балансировка ячеек.
• Капельная зарядка Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость зарядки зависит от частоты разрядки. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Плавающий заряд . Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и поддерживаются при постоянном напряжении ниже верхнего предела напряжения аккумулятора.Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.
• Случайная зарядка Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку аккумулятора, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки аккумулятора доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие всплески мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения — солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.

Зарядка

Батареи можно заряжать с разной скоростью в зависимости от требований. Типичные ставки показаны ниже:

• Медленная зарядка = ночь или 14-16 часов зарядки при 0.1С рейтинг
• Быстрая зарядка = от 3 до 6 часов зарядки при скорости 0,3 ° C
• Быстрая зарядка = менее 1 часа зарядки при скорости 1.0C

Медленная зарядка

Медленная зарядка может выполняться в относительно простых зарядных устройствах и не должна приводить к перегреву аккумулятора. По окончании зарядки аккумуляторы следует вынуть из зарядного устройства.

• Никады, как правило, наиболее устойчивы к перезарядке, и их можно оставить на непрерывной подзарядке в течение очень длительных периодов времени, поскольку процесс их рекомбинации имеет тенденцию поддерживать напряжение на безопасном уровне. Постоянная рекомбинация поддерживает высокое внутреннее давление в ячейке, поэтому уплотнения постепенно протекают. Он также поддерживает температуру ячейки выше окружающей среды, а более высокие температуры сокращают срок службы.Так что жизнь еще лучше если снять с зарядного устройства.
• Свинцово-кислотные батареи немного менее надежны, но могут выдерживать кратковременный непрерывный заряд. Затопленные батареи, как правило, расходуют воду, а соглашения об уровне обслуживания, как правило, рано умирают из-за коррозии сети. Свинцово-кислотные вещества следует либо оставить в неподвижном состоянии, либо подзаряжать (поддерживать постоянное напряжение значительно ниже точки выделения газа).
С другой стороны, никель-металлгидридные элементы
• будут повреждены при длительной подзарядке.
Однако литий-ионные элементы
• не допускают перезарядки или перенапряжения, и заряд должен быть немедленно прекращен при достижении верхнего предела напряжения.

Быстрая / быстрая зарядка

По мере увеличения скорости зарядки возрастает опасность перезарядки или перегрева аккумулятора. Предотвращение перегрева батареи и прекращение заряда, когда батарея полностью заряжена, становятся гораздо более важными.Химический состав каждого элемента имеет свою характеристическую кривую зарядки, и зарядные устройства для аккумуляторов должны быть спроектированы таким образом, чтобы определять условия окончания заряда для конкретного химического состава. Кроме того, должна быть предусмотрена некоторая форма отключения по температуре (TCO) или термопредохранитель, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора во время процесса зарядки.

Для быстрой зарядки и быстрой зарядки требуются более сложные зарядные устройства. Поскольку эти зарядные устройства должны быть разработаны для определенного химического состава ячеек, обычно невозможно зарядить один тип элементов в зарядном устройстве, которое было разработано для другого химического состава ячеек, и вероятно повреждение.Универсальные зарядные устройства, способные заряжать все типы элементов, должны иметь сенсорные устройства для определения типа элемента и применения соответствующего профиля зарядки.

Обратите внимание на , что для автомобильных аккумуляторов время зарядки может быть ограничено доступной мощностью, а не характеристиками аккумулятора. Внутренние кольцевые силовые цепи на 13 А могут выдавать только 3 кВт. Таким образом, при условии отсутствия потери эффективности в зарядном устройстве, десятичасовая зарядка потребляет максимум 30 кВт · ч энергии.Достаточно примерно на 100 миль. Сравните это с заправкой автомобиля бензином.

Требуется около 3 минут, чтобы поместить в бак достаточно химической энергии, чтобы обеспечить 90 кВт-ч механической энергии, достаточной для того, чтобы автомобиль проехал 300 миль. Подача 90 кВт / ч электроэнергии в батарею за 3 минуты будет эквивалентна скорости зарядки 1,8 мегаватт !!

Способы прекращения начисления

В следующей таблице приведены методы прекращения зарядки для популярных аккумуляторов.Это объясняется в разделе ниже.

TCO = отключение по температуре

Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

I min = минимальный ток

Методы контроля заряда

Было разработано множество различных схем зарядки и оконечной нагрузки для разного химического состава и различных приложений.Ниже приведены наиболее распространенные из них.

Управляемая зарядка

Обычная (медленная) зарядка

• Полупостоянный ток Простой и экономичный. Самый популярный. Таким образом, при слабом токе тепло не выделяется, а происходит медленно, обычно от 5 до 15 часов. Скорость заряда 0,1C. Подходит для Nicads
• Система заряда с таймером Простая и экономичная.Надежнее, чем полупостоянный ток. Использует таймер IC. Зарядки со скоростью 0,2 ° C в течение заданного периода времени с последующей подзарядкой 0,05 ° C. Избегайте постоянного перезапуска таймера, вставляя и вынимая аккумулятор из зарядного устройства, поскольку это снизит его эффективность. Рекомендуется установка абсолютного отсечки температуры. Подходит для аккумуляторов Nicad и NiMH.

Быстрая зарядка (1-2 часа)

• Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда

Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

Батареи заряжаются постоянным током со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Напряжение аккумулятора повышается по мере того, как зарядка достигает пика при полной зарядке, а затем падает. Это падение напряжения, -delta V, связано с поляризацией или накоплением кислорода внутри элемента, которое начинает происходить, когда элемент полностью заряжен. В этот момент элемент попадает в зону опасности перезаряда, и температура начинает быстро расти, поскольку химические изменения завершены, и избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.Падение напряжения происходит независимо от уровня разряда или температуры окружающей среды, и поэтому его можно обнаружить и использовать для определения пика и, следовательно, для отключения зарядного устройства, когда аккумулятор полностью заряжен, или переключения на непрерывный заряд.

Этот метод не подходит для зарядных токов менее 0,5 C, так как дельта V становится трудно обнаружить. Ложная дельта V может возникнуть в начале заряда при чрезмерно разряженных элементах. Это преодолевается с помощью таймера, который задерживает обнаружение дельты V в достаточной степени, чтобы избежать проблемы.Свинцово-кислотные аккумуляторы не демонстрируют падения напряжения после завершения зарядки, поэтому этот метод зарядки не подходит для аккумуляторов SLA.

• dT / dt Система зарядки NiMH аккумуляторы не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, и поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH заряжать.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость увеличения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
• Постоянный ток Система заряда с постоянным напряжением (CC / CV) .Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе — это максимальная скорость зарядки, которую аккумулятор может выдержать без повреждения аккумулятора. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и гарантировать полную зарядку аккумулятора, в то же время избегая перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.

Чтобы поддерживать заданную скорость зарядки постоянного тока, зарядное напряжение должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего зарядное напряжение поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки по мере того, как заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи — Зарядка и производство батарей — Формирование.

Примечание 1 : Когда указаны скорости Fast Charging , они обычно относятся к режиму постоянного тока.В зависимости от химического состава ячейки этот период может составлять от 60% до 80% времени до полной зарядки. Эти значения не следует экстраполировать для оценки времени полной зарядки аккумулятора, поскольку скорость зарядки быстро падает в течение периода постоянного напряжения.

Примечание 2: Поскольку литиевые батареи невозможно зарядить со скоростью зарядки C, указанной производителями, в течение всего времени заряда, также невозможно оценить время зарядки полностью разряженной батареи, просто разделив Емкость аккумулятора в ампер-часах с указанной скоростью зарядки C, так как эта скорость изменяется во время процесса зарядки.Однако следующее уравнение дает разумное приближение времени для полной зарядки разряженной батареи при использовании стандартного метода зарядки CC / CV:

Время зарядки (ч) = 1,3 * (емкость аккумулятора в Ач) / (ток зарядки в режиме CC)

• Управляемая напряжением система заряда. Быстрая зарядка со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Зарядное устройство выключилось или переключилось на непрерывный заряд при достижении заданного напряжения.Должен быть объединен с датчиками температуры в батарее, чтобы избежать перезаряда или теплового разгона.
  
• В — Система заряда с конусным управлением. Аналогична системе с регулируемым напряжением. Как только заданное напряжение достигнуто, ток быстрой зарядки постепенно уменьшается за счет снижения напряжения питания, а затем переключается на непрерывный заряд. Подходит для аккумуляторов SLA, позволяет безопасно достичь более высокого уровня заряда. (См. Также ток конуса ниже)
• Таймер отказоустойчивости

  Ограничивает ток заряда, который может протекать, чтобы удвоить емкость элемента.Например, для элемента емкостью 600 мАч ограничьте заряд до 1200 мАч. В крайнем случае, если отключение не достигнуто другими способами.

• Предварительная зарядка

В качестве меры предосторожности для аккумуляторов большой емкости часто используется предварительная зарядка. Цикл зарядки инициируется низким током. Если нет соответствующего повышения напряжения батареи, это указывает на возможное короткое замыкание в батарее.

• Интеллектуальная система зарядки
  Интеллектуальные системы зарядки объединяют системы управления в зарядном устройстве с электроникой внутри батареи, что позволяет более точно контролировать процесс зарядки. Преимущества — более быстрая и безопасная зарядка и более длительный срок службы аккумулятора. Такая система описана в разделе «Системы управления батареями».

Примечание

Большинство зарядных устройств, поставляемых с устройствами бытовой электроники, такими как мобильные телефоны и портативные компьютеры, просто обеспечивают постоянный источник напряжения.Требуемый профиль напряжения и тока для зарядки аккумулятора обеспечивается (или должен предоставляться) от электронных схем, либо внутри самого устройства, либо внутри аккумуляторной батареи, а не зарядным устройством. Это обеспечивает гибкость при выборе зарядных устройств, а также служит для защиты устройства от потенциального повреждения из-за использования неподходящих зарядных устройств.

Измерение напряжения

Во время зарядки для простоты напряжение аккумулятора обычно измеряется на проводах зарядного устройства.Однако для сильноточных зарядных устройств может наблюдаться значительное падение напряжения на проводах зарядного устройства, что приводит к недооценке истинного напряжения батареи и, как следствие, к недозаряду батареи, если напряжение батареи используется в качестве триггера отключения. Решение состоит в том, чтобы измерить напряжение с помощью отдельной пары проводов, подключенных непосредственно к клеммам аккумулятора. Поскольку вольтметр имеет высокое внутреннее сопротивление, падение напряжения на выводах вольтметра будет минимальным, и показания будут более точными.Этот метод называется соединением Кельвина. См. Также DC Testing.

Типы зарядных устройств

обычно включают в себя некоторую форму регулирования напряжения для управления зарядным напряжением, подаваемым на аккумулятор. Выбор технологии зарядного устройства обычно зависит от цены и качества. Ниже приведены некоторые примеры:

• Регулятор режима переключения (Switcher) — Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
  Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен за счет использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
  Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
Регулятор серии
• (линейный) — Менее сложный, но с большими потерями — требуется радиатор для рассеивания тепла в последовательном транзисторе с понижением напряжения, который компенсирует разницу между напряжением питания и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть мощным устройством. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его подходящим для малошумных беспроводных и радиоприложений.
  С меньшим количеством компонентов они также меньше.
• Шунтирующий регулятор — Шунтирующие регуляторы широко используются в фотоэлектрических системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Ток зарядки контролируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрической батареи, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения, разряжая батарею через шунт. Регуляторы серии обычно обладают лучшими характеристиками контроля и заряда.
• Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут работать с высокими выходными токами и генерировать меньше радиочастотных помех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
• Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла, и поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
• Зарядное устройство универсальной последовательной шины (USB)

Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств для замены множества патентованных стандартов механических и электрических соединений для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию питания 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Непреднамеренное использование порта USB заключалось в обеспечении источника 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

Питание всегда течет от хоста к устройству, но данные могут передаваться в обоих направлениях.По этой причине разъем USB-хоста механически отличается от разъема устройства USB, и поэтому кабели USB имеют разные разъемы на каждом конце. Это предотвращает подключение любого 5-вольтового соединения от внешнего источника USB к главному компьютеру и, таким образом, возможное повреждение хост-машины.

Последующие обновления увеличили стандартную скорость передачи данных до 5 Гбит / с и доступный ток до 900 мА. Однако популярность подключения USB привела к появлению множества нестандартных вариантов, в частности, к использованию разъема USB для обеспечения чистого источника питания без соответствующего подключения для передачи данных.В таких случаях порт USB может просто включать в себя регулятор напряжения для подачи 5 В от автомобильной шины питания 12 В или выпрямитель и регулятор для подачи 5 В постоянного тока от сети переменного тока 110 или 240 В с выходными токами до 2100 мА. В обоих случаях устройство, принимающее питание, должно обеспечивать необходимый контроль заряда. Источники питания USB с питанием от сети, часто известные как «глупые» зарядные устройства USB, могут быть встроены в корпус сетевых вилок или в отдельные розетки USB в настенных розетках переменного тока.

См. Дополнительную информацию о USB-соединениях в разделе, посвященном шинам передачи данных от батарей.

• Индуктивная зарядка

Индуктивная зарядка не относится к процессу зарядки самой батареи. Имеется в виду конструкция зарядного устройства. По сути, входная сторона зарядного устройства, часть, подключенная к сети переменного тока, состоит из трансформатора, который разделен на две части. Первичная обмотка трансформатора размещена в блоке, подключенном к сети переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора размещена в том же герметичном блоке, который содержит аккумулятор вместе с остальной частью обычной электроники зарядного устройства.Это позволяет заряжать аккумулятор без физического подключения к сети и без обнажения каких-либо контактов, которые могут вызвать поражение электрическим током пользователя.

Примером малой мощности является электрическая зубная щетка. Зубная щетка и зарядная база образуют трансформатор, состоящий из двух частей: первичная индукционная катушка находится в основании, а вторичная индукционная катушка и электроника содержатся в зубной щетке.Когда зубная щетка помещается в основание, создается полный трансформатор, и индуцированный ток во вторичной катушке заряжает аккумулятор. Во время использования прибор полностью отключен от электросети, а поскольку батарейный блок находится в герметичном отсеке, зубную щетку можно безопасно погружать в воду.

Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

Примером высокой мощности является система зарядки, используемая для электромобилей.По концепции аналогична зубной щетке, но в большем масштабе, это также бесконтактная система. Индукционная катушка в электромобиле принимает ток от индукционной катушки в полу гаража и заряжает автомобиль в течение ночи. Чтобы оптимизировать эффективность системы, воздушный зазор между статической катушкой и съемной катушкой можно уменьшить, опуская приемную катушку во время зарядки, и транспортное средство должно быть точно размещено над зарядным устройством.

Аналогичная система использовалась для электрических автобусов, которые принимают ток от индукционных катушек, встроенных под каждой автобусной остановкой, что позволяет увеличить дальность действия автобуса или, наоборот, для одного и того же маршрута могут быть указаны батареи меньшего размера.Еще одно преимущество этой системы заключается в том, что если заряд батареи постоянно пополняется, глубина разряда может быть минимизирована, а это приводит к увеличению срока службы. Как показано в разделе «Срок службы батареи», время цикла увеличивается экспоненциально по мере уменьшения глубины разряда.

Более простая и менее дорогая альтернатива этой возможной зарядке заключается в том, что транспортное средство создает токопроводящую связь с электрическими контактами на подвесном портале на каждой автобусной остановке.

Также были сделаны предложения по установке сетки индуктивных зарядных катушек под поверхностью вдоль дорог общего пользования, чтобы позволить транспортным средствам собирать заряд во время движения, однако практических примеров еще не было установлено.

• Зарядные станции для электромобилей

Подробнее о специализированных зарядных устройствах высокой мощности, используемых для электромобилей, см. В разделе «Инфраструктура для зарядки электромобилей».

Источники питания зарядного устройства

При указании зарядного устройства также необходимо указать источник, от которого зарядное устройство получает свою мощность, его доступность, а также его напряжение и диапазон мощности. Следует также учитывать потери эффективности зарядного устройства, особенно для зарядных устройств большой мощности, где величина потерь может быть значительной. Ниже приведены некоторые примеры.

Управляемая зарядка

Простота установки и управления.

• Сеть переменного тока

Многие портативные зарядные устройства малой мощности для небольших электроприборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, должны работать на международных рынках. Поэтому они имеют автоматическое определение напряжения сети и, в особых случаях, частоты сети с автоматическим переключением на соответствующую входную цепь.

Для приложений с более высокой мощностью могут потребоваться специальные меры. Мощность однофазной сети обычно ограничивается примерно 3 кВт. Трехфазное питание может потребоваться для зарядки аккумуляторов большой емкости (более 20 кВтч), например, используемых в электромобилях, которые могут потребовать скорости зарядки более 3 кВт для достижения разумного времени зарядки.

• Регулируемый источник питания постоянного тока

Может поставляться установками специального назначения, например, передвижным генерирующим оборудованием для индивидуальных приложений.

• Специальные зарядные устройства

Портативные источники, такие как солнечные батареи.

Возможность зарядки

Зарядка с возможностью подзарядки — это зарядка аккумулятора при наличии питания или между частичными разрядками, а не ожидание полной разрядки аккумулятора. Он используется с батареями в циклическом режиме и в приложениях, когда энергия доступна только с перерывами.

Доступность энергии и уровни мощности могут сильно отличаться. Для защиты аккумулятора от перенапряжения необходима специальная управляющая электроника. Избегая полной разрядки аккумулятора, можно увеличить срок службы.

Доступность влияет на спецификацию аккумулятора, а также на зарядное устройство.

Типичные области применения: —

• Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
• Зарядные устройства индукционные (на остановках транспортных средств)

Механическая зарядка

Это применимо только к определенному химическому составу клеток.Это не зарядное устройство в обычном понимании этого слова. Механическая зарядка используется в некоторых батареях большой мощности, таких как батареи Flow и воздушно-цинковые батареи. Цинково-воздушные батареи заряжаются заменой цинковых электродов. Аккумуляторы Flow можно перезарядить, заменив электролит.

Механическая зарядка выполняется за считанные минуты. Это намного быстрее, чем длительное время зарядки, связанное с традиционной электрохимией обратимых ячеек, которое может занять несколько часов.Поэтому воздушно-цинковые батареи использовались для питания электрических автобусов, чтобы решить проблему чрезмерного времени зарядки.

Производительность зарядного устройства

Тип аккумулятора и область применения, в которой он используется, устанавливают требования к характеристикам, которым должно соответствовать зарядное устройство.

• Чистота выходного напряжения

Зарядное устройство должно обеспечивать чистое регулируемое выходное напряжение с жесткими ограничениями на выбросы, пульсации, шум и радиочастотные помехи (RFI), которые могут вызвать проблемы для аккумулятора или цепей, в которых оно используется.

Для приложений с большой мощностью производительность зарядки может быть ограничена конструкцией зарядного устройства.

• КПД

При зарядке аккумуляторов большой мощности потери энергии в зарядном устройстве могут значительно увеличить время зарядки и эксплуатационные расходы приложения. Типичный КПД зарядного устройства составляет около 90%, отсюда и необходимость в эффективных конструкциях.

• Пусковой ток

Когда зарядное устройство изначально подключается к разряженной батарее, пусковой ток может быть значительно выше, чем максимальный указанный зарядный ток. Поэтому зарядное устройство должно быть рассчитано либо на передачу, либо на ограничение этого импульса тока.

• Коэффициент мощности

Это также может быть важным фактором для зарядных устройств большой мощности.

См. Также «Контрольный список зарядного устройства»

Типичное напряжение холостого хода (OCV) свинцово-кислотной батареи 12 В

Контекст 1

… Модель эквивалентной схемы с двумя постоянными времени [2, 3] была применена для расчета напряжений на клеммах свинцово-кислотного элемента, а напряжения аккумулятора 12 В были рассчитаны путем умножения 6 последовательно соединенных элементов в свинцово-кислотной (PbA) аккумуляторной батарее. На рисунке 1 V oc, как показано на рисунке 2, представляет собой напряжение холостого хода (OCV) свинцово-кислотного аккумуляторного элемента. R O — омическое сопротивление элемента батареи, которое зависит от SOC (состояния заряда) и температуры элемента / блока. R ST и C ST представляют собой сопротивления и емкости, соответственно, электромагнитных кратковременных эффектов двойного слоя.R LT и C LT — сопротивления и емкости электрохимических эффектов длительного массопереноса. I L — ток нагрузки аккумуляторного элемента. Ток разряда положительный, в то время как ток заряда …

Контекст 2

… 1080 Дж / кг-К теплоемкость [7] типичной вентилируемой залитой свинцово-кислотной батареи и теплопроводность 0,25 Вт / мК Материал корпуса батареи из АБС-пластика был введен в тепловую модель. Температура под капотом вокруг аккумуляторной батареи и моторного отсека была принята равной 30 градусам Цельсия путем усреднения температуры вентиляции кабины по данным испытаний ANL [9] при расчете теплопроводности от или к свинцово-кислотной батарее 12 В.Смоделированная среднеквадратичная температура батареи, равная 23,52 градуса Цельсия, почти идентична 23,5 градусам Цельсия, обнаруженным в данных теста температуры батареи ANL RMS. Как показано на рисунке 20, температура батареи по данным испытаний ANL и моделированию хорошо согласуется. Теплоемкость 792 Дж / кг-К [7] типичной свинцово-кислотной батареи VRLA-AGM была использована для моделирования 68 А-ч свинцово-кислотной батареи AGM VW Golf Diesel TDI Bluemotion 2010 года. Теплопроводность 0,25 Вт / м-К и 30 градусов Цельсия также использовались для корпуса батареи из АБС-пластика и температуры под капотом соответственно.Температура батареи увеличивалась медленно из-за массы [12] 20,4 кг [12] свинцово-кислотной батареи AGM емкостью 68 Ач, хотя теплоемкость свинцово-кислотной батареи AGM меньше, чем у вентилируемой свинцово-кислотной батареи с затоплением. Смоделированная среднеквадратичная температура батареи 22,81 градуса Цельсия и среднеквадратичная температура батареи 22,84 градуса Цельсия из данных цикловых испытаний US06 полностью согласуются. На рисунке 21 показано, что температурные профили батареи данных циклических испытаний ANL US06 разумно сопровождаются смоделированной температурой батареи…

Context 3

… модель эквивалентной схемы с двумя постоянными времени [2, 3] была применена для расчета напряжений на клеммах свинцово-кислотного элемента, а напряжения аккумуляторной батареи 12 В были рассчитаны путем умножения 6 ячеек последовательно в пределах свинцово-кислотный (PbA) аккумулятор. На рисунке 1 V oc, как показано на рисунке 2, представляет собой напряжение холостого хода (OCV) свинцово-кислотного аккумуляторного элемента. R O — омическое сопротивление элемента батареи, которое зависит от SOC (состояния заряда) и температуры элемента / блока. …

Контекст 4

… смоделированная среднеквадратичная температура батареи 23,52 градуса Цельсия почти идентична 23,5 градусам Цельсия, найденным в данных теста температуры батареи ANL RMS. Как показано на рисунке 20, температура батареи по данным испытаний ANL и моделированию хорошо согласуется. Теплоемкость 792 Дж / кг-К [7] типичной свинцово-кислотной батареи VRLA-AGM была использована для моделирования 68 А-ч свинцово-кислотной батареи AGM VW Golf Diesel TDI Bluemotion 2010 года….

4 совета по выбору правильного зарядного устройства на 12 В | 12V Монстр

При выборе зарядного устройства на 12 В необходимо учитывать четыре момента. К этим вещам относятся ПЕРВОЕ И ВСЕГДА — безопасность, а затем возможность «подключи и работай», способность сочетать десульфатацию с поддерживающей зарядкой, а также возможность сохранять полный заряд в течение разумного периода времени.

Прежде чем вы действительно начнете покупать зарядное устройство на 12 В, вам необходимо задать себе несколько основных вопросов:

• Зачем вам зарядное устройство?
• Где вы собираетесь использовать зарядное устройство?
• Какая емкость аккумулятора в мАч / Ач?
• Какая мощность у зарядного устройства вам нужна?

Ваши возможности могут показаться безграничными, и выбор подходящего зарядного устройства может сбивать с толку, поэтому вот четыре совета о том, как выбрать правильное зарядное устройство для зарядного устройства 12 В:

Определите тип имеющейся у вас батареи

Вы можете найти эту информацию на этикетке аккумулятора или в технических характеристиках на веб-сайте производителя.Обычно он расположен сбоку или сверху аккумулятора. Большинство 12-вольтовых батарей — это свинцово-кальциевые, свинцово-кислотные, а теперь даже литиевые. Итак, перед покупкой зарядного устройства обязательно проверьте зарядное устройство. Он должен подходить к типу вашей батареи.

Проверьте емкость аккумулятора, который необходимо зарядить.

Вам необходимо знать номинал вашей батареи в ампер-часах (Ач) (мАч для батарей меньшего размера). Эти данные обычно можно найти на этикетке батареи, которая обычно находится сбоку или сверху батареи.Если вы не можете найти информацию, обратитесь к производителю аккумулятора или посетите его веб-сайт.

aH x Напряжение = Мощность — Ex. 50aH x 12В = 600Вт

Знайте, что вам нужно Зарядное устройство для

А аккумулятор нужен для зарядки? Вам это нужно для обслуживания батареи или и того, и другого? Зарядка аккумулятора — это , когда вам нужно зарядить разряженный или разряженный аккумулятор до полного заряда . Техническое обслуживание аккумулятора — это , когда вам необходимо зарядное устройство для зарядки аккумулятора.

Например, у вас есть мотоцикл, которым вы пользуетесь всего несколько раз в месяц, но вы хотите, чтобы он был готов в любое время, когда он вам понадобится. Это означает, что вам понадобится зарядное устройство для обслуживания аккумулятора, а не для зарядки аккумулятора. Это называется непрерывной зарядкой. Существуют зарядные устройства, которые могут выполнять как обслуживание, так и зарядку.

Некоторым людям требуется зарядное устройство, чтобы заряжать аккумулятор автомобиля, мотоцикла или самолета, когда он не используется.В таких случаях для этого будет достаточно слаботочного зарядного устройства. Для других аккумуляторов может потребоваться еще более быстрое и мощное зарядное устройство. Это то, что вам понадобится для аккумулятора инвалидной коляски или аккумулятора троллингового двигателя.

Вы также можете рассмотреть другие типы зарядных устройств, соответствующие вашим потребностям. Например, вам может понадобиться зарядное устройство для разновольтных аккумуляторов, если вы путешествуете, водонепроницаемое зарядное устройство, когда вы находитесь на улице, зарядное устройство, которое работает как источник питания для дома на колесах, и зарядное устройство с несколькими банками, когда вы планируете зарядить сразу несколько аккумуляторов.

Убедитесь, что выбрали правильный выход зарядного устройства

Как правило, емкость зарядного устройства должна составлять минимум 10% от емкости аккумулятора в Ач. Это означает, что для аккумулятора на 100 Ач потребуется зарядное устройство минимум на 10 А. Вы можете увеличить емкость аккумулятора, если вам нужно, чтобы аккумулятор заряжался быстрее.

Выбор подходящего аккумулятора для вашего устройства — это только половина дела. Вам также необходимо выбрать правильное зарядное устройство для зарядки, обслуживания и кондиционирования аккумулятора.Это особенно важно, когда ваша батарея начинает показывать признаки старения.

Дополнительные советы по выбору правильного зарядного устройства

Покупка недорогого зарядного устройства для экономии денег только сократит срок службы аккумулятора, а не продлит или продлит его. Избегайте зарядных устройств без «контроля окончания заряда», так как это создает большой выходной ток, который просто разрушает вашу батарею.

Возможно, вы захотите избежать зарядных устройств с «постоянной скоростью», которые не включают в себя автоматический плавающий режим или схему управления током.Эти зарядные устройства могут привести к перезарядке аккумулятора. Вместо этого вы можете изучить зарядные устройства импульсного типа. Эти зарядные устройства оснащены элементами управления окончанием заряда, которые помогают свести к минимуму накопление и сократить время, необходимое для полной зарядки аккумулятора.

Возможно, вы захотите проверить зарядные устройства для кондиционеров с десульфатацией на начальном этапе эксплуатации вашей батареи. Это поможет гарантировать оптимальную работу аккумулятора и более длительный срок его службы.

Советы по правильному использованию зарядного устройства

Чтобы максимально продлить срок службы зарядного устройства и самого аккумулятора, вы должны знать, как правильно использовать зарядные устройства:

• Избегайте подключения нерегулируемого «автоматического» зарядного устройства к аккумулятору на ночь, если оно не отключено полностью.
• Храните аккумулятор в хорошо вентилируемом месте с температурой не выше 25 ° C.
• Каждые 5 ° C выше 35 ° C сокращают срок службы батареи на один год.
• Правильно рассчитайте общее время зарядки аккумулятора. Эмпирическое правило состоит в том, чтобы разделить ампер-час вашей батареи на номинальное время работы зарядного устройства (амперы), а затем добавить примерно 10% дополнительного времени для дозаправки.

Как заряжать 12-вольтовый аккумулятор?

Чтобы зарядить 12-вольтовый аккумулятор, вам нужно только подключить аккумулятор к зарядному устройству, подключив отрицательный кабель BLACK от зарядного устройства к отрицательной клемме аккумулятора.