Меню

Режим полного заряда аккумулятора

Как заряжать АКБ? Виды зарядки

Комфортная и беспроблемная езда невозможна без правильного и своевременного обслуживания стартерной батареи. Даже если принято решение купить аккумулятор для автомобиля дешево и без длительной гарантии, сохраняются высокие шансы на многолетнюю эксплуатацию, четкую работу бортовой сети и быстрый запуск двигателя в сильные морозы. Главное, знать электрохимический тип АКБ и корректно восстанавливать емкость, избегая избытка напряжения и силы тока, применяя нужное оборудование, режим и частоту.

СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ И ТОК ЗАРЯДКИ

Важно правильно оценивать понятие «полная разрядка» аккумулятора. Номинальное напряжение «12В» – это удобная для обихода цифра, но не более того. Реально каждая из шести последовательно соединенных банок выдает чуть больше 2,1В. Таким образом, нормальное рабочее напряжение соответствует 12,7-12,9В. Снижение вольтажа на 10-12% определяет фактическую, полную потерю заряженности.

Положительные и отрицательные пластины начинают обильно покрываться сульфатом свинца, а электролит теряет свою плотность. Без надлежащего контроля химические процессы становятся необратимыми, на рабочих поверхностях образуется нерастворимый осадок, а батарея приходит в негодность. Особенно губительна глубокая разрядка для кальциевых АКБ типа Ca/Ca.

Точно и быстро охарактеризовать текущую степень заряженности можно с помощью вольтметра и специального показателя работоспособности тока – электродвижущей силы (ЭДС). Для этого измерительный прибор подключается к клеммам батареи при нулевом токопотреблении и без нагрузки (состояние покоя). Также необходимо учитывать актуальную окружающую температуру (см. таблицу).

Максимальная сила тока зарядки составляет 1/10 часть от емкости АКБ, например, для 60Ач – это 6А, для 75Ач – 7,5А, для 100Ач – 10А. Аккуратного подхода требуют классические свинцово-кислотные батареи 60Ач в супербюджетном облегченном исполнении 13-13,5 кг (обычный вес 14,2-14,5 кг). Несмотря на заявленную емкость в 60 ампер-час, иногда в каждой банке размещено 4-5 положительных и 5 отрицательных пластин вместо стандартного формата 6+6. Это не только снижает вес, но и фактическую емкость, которая не превышает 40-45Ач и требует для корректного восстановления максимальную силу тока в 4-4,5А.

ТИПЫ АКБ И ПРЕДЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАРЯДКИ

Все батареи с напряжением 12 вольт можно разделить по рабочему состоянию электролита на 3 электрохимические группы:

  • жидкие (WET, EBF, Са+ Са, Ca+ или Hybrid);
  • абсорбированные (AGM);
  • гелевые (GEL).

Последний тип очень перспективный, но пока доступен в тяговых вариациях с низкими значениями пусковых токов.

Основная масса стартерных АКБ имеет жидкий электролит – классический (WET), с утолщенными пакетами (EBF), добавлением кальция в положительные и отрицательные пластины (Сa/Ca), с легированием одной части электродов кальцием, а другой – сурьмой (Hybrid). Чтобы корректно зарядить такой тип батарей, например, разряженный до 50% аккумулятор автомобильный Banner (Австрия), Hankook (Южная Корея), «Зверь (Россия), максимальное напряжение не должно превышать 14,2-14,4В. Для АКБ с абсорбированным в стеклоткань электролитом, которые адаптированы под систему «старт-стоп», как AGM автоаккумуляторы Exide (Эксайд), Bosch (Бош), Yuasa (Юаса), необходим повышенный вольтаж восстановления 14,7-14,8В.

ВИДЫ ЗАРЯДКИ

Оптимальный вариант для заказа АКБ и пуско-зарядного устройства – специализированный интернет-магазин автомобильных аккумуляторов, который предлагает цены без посреднических надбавок и длительную гарантию от производителя. Независимо от типа и исполнения батареи (обслуживаемая, необслуживаемая, малообслуживаемая) сохраняется необходимость в регулярном частичном или вынужденно полном восстановлении емкости. Для этого применяются следующие виды зарядки АКБ:

  • автомат;
  • ручная;
  • регенерация;
  • буферный режим.

Эффективная проверка текущей работоспособности автоаккумулятора возможна «разгрузочной вилкой», которая в течение 3-5 секунд передает на клеммы нагрузку, превышающую емкость на 200%. Краткосрочное проседание до 9В и ниже указывает на необходимость срочной подзарядки.

Автоматическая зарядка АКБ

Требует зарядных или пуско-зарядных устройств, которые автоматически определяют ток и напряжение, а главное – динамически меняют их значения в процессе восстановления емкости, чтобы избежать вскипания электролита, недозаряда или, что опасней, – перезаряда. Выбор электротехнических параметров работы в зависимости от типа АКБ реализован через настройку рабочего напряжения или отдельных режимовWET, AGM и т.д. Важно учитывать, чтобы доступная сила зарядного тока не была меньше 10% от емкости батареи.

Автоматическая зарядка АКБ постоянным напряжением происходит по сложному многоступенчатому алгоритму:

  • зарядный ток постепенно снижается на фоне роста напряжения аккумулятора;
  • при достижении 14,8В происходит стабилизация напряжения;
  • низкий ток зарядки (5% от емкости) продолжает поступать на клеммы еще 2 часа для приближения к уровню максимальной заряженности и сброса эффекта памяти;
  • на последнем этапе работает напряжение 13,8В, которое позволяет достичь 100%-ной зарядки без риска перезаряда и перегрузки.

Некоторые ЗУ обеспечивают автомат-зарядку автоаккумулятора импульсным напряжением с последующими поочередными выдержками АКБ под токами максимального значения и постоянным напряжением 13,8В.

Общее время восстановления (при условии разряда 50% и меньше) – 8-12 часов.

Ручная зарядка аккумулятора

Требует от пользователя навыков в обращении с мультиметром и регулярного контроля силы постоянного тока заряда, который поначалу выставляется на уровне 10% от номинальной емкости батареи (55Ач = 5,5А; 60Ач = 6,0А; 70Ач = 7,0А).

Первая проверка напряжения на электродах проводится через 3-4 часа. Необходимый показатель – 14,2-14,4В, при которых повышается интенсивность гидролиза электролита и возникает риск закипания. Если искомое значение достигнуто, необходимо снизить ток зарядки в 2 раза (55Ач = 2,2А; 60Ач = 3,0А; 70Ач = 3,5А).

Третий этап стартует, когда на выводах батареи получено значение 14,8-15,0В. Далее необходимо повторить двойное снижение токовых значений (55Ач = 1,2А; 60Ач = 1,5А; 70Ач = 1,7А). Проверка выполняется каждые 1,5-2 часа. Если значение тока и напряжения остаются неизменными при нескольких измерениях – АКБ заряжен на 100% и готов к дальнейшей эксплуатации.

Восстановление утраченной емкости батареи связано с удалением осадка сернокислого свинца с рабочих поверхностей пластин. Основная причина дефекта – глубокий разряд. Для этого применяются специальные зарядки-автоматы с режимом десульфатации, который предусматривает цикличное использование зарядно-разрядных токов в соотношении 10 к 1.

Также процедуру можно выполнить с помощью стандартного ЗУ и автомобильного ареометра , потратив на это несколько дней:

  • 8-10 часов зарядки при 13,8-14,4В и 0,8-1,0А, чтобы достигнуть 10В на электродах;
  • полное отключение на сутки;
  • 8-10 часов при 13,8-14,4В и 2,0-2,5А (искомое значение на выводах батареи 12,6-12,8В);
  • 7-10-часовая разрядка АКБ до 9В нагрузкой в виде автомобильной или бытовой лампочки 12В;
  • далее повторяются шаги 1-4 с постоянной проверкой плотности электролита, пока не будет получен показатель 1,27 г/см 3 .

Количество полных циклов может достигать 5-10 и занимать 14-16 дней. Уровень регенерации аккумулятора – 80-95%. Если результат восстановительных работа получился неудовлетворительным, всегда можно сдать АКБ в Москве дорого и выручить часть средств для покупки новой батареи.

Зарядные устройства с буферной технологией способны определять ток внутренних утечек аккумулятора (саморазряд) и поддерживать полную емкость неделями и месяцами без риска сульфатации, замерзания электролита и перезаряда. Это оптимальный вариант длительного хранения батареи в зимний период или при редких поездках на автомобиле.

Восстановление уравнительным током хорошо подходит для глубоких разрядов необслуживаемых аккумуляторов. Устройство сначала работает как ограничитель токовых нагрузок, затем не допускает превышение напряжения больше 13,5-13,8В. Постоянная дозарядка при хранении выполняется компенсирующими саморозряд микротоками 100-150мА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любой вид зарядки автомобильного аккумулятора требует соблюдения температурного режима. Оптимально – это +20-25°С. Если микроклиматические условия не попадают в этот интервал, следует применять ЗУ с функцией термокомпенсации. Для корректной подзарядки АКБ ее следует снять с автомобиля и установить в проветриваемом помещении.

В ситуации, когда регенерация циклами зарядно-разрядных токов не увенчалась успехом, можно применить методику «переполюсовки» (плюс к минусу – минус к плюсу). Ток зарядки – 5% от емкости. Контрольное значение – 12-14В на выводах. Затем следует применить нагрузку (лампочку) для полной разрядки. После этого выполнить полную правильную зарядку (плюс к плюсу – минус к минусу).

Читайте также:  Как правильно заменить аккумулятор в ноутбуке Acer Asus Lenovo и других моделях

Источник



Процесс заряда аккумуляторов различных типов

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?

Заряд аккумуляторов различных типов

Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO2). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции.

Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением.

В процессе заряда из электролита расходуется вода и постепенно увеличивается его плотность. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора находится около 1,27 гр/см 3 . Ниже можно посмотреть таблицу степени заряженности АКБ.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия) Напряжение, В (в отсутствии нагрузки) Напряжение, В (с нагрузкой 100 А) Степень заряда АКБ, % Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,11 11,7 8,4 -7
1,12 11,76 8,54 6 -8
1,13 11,82 8,68 12,56 -9
1,14 11,88 8,84 19 -11
1,15 11,94 9 25 -13
1,16 12 9,14 31 -14
1,17 12,06 9,3 37,5 -16
1,18 12,12 9,46 44 -18
1,19 12,18 9,6 50 -24
1,2 12,24 9,74 56 -27
1,21 12,3 9,9 62,5 -32
1,22 12,36 10,06 69 -37
1,23 12,42 10,2 75 -42
1,24 12,48 10,34 81 -46
1,25 12,54 10,5 87,5 -50
1,26 12,6 10,66 94 -55
1,27 12,66 10,8 100 -60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия) Напряжение, В (в отсутствии нагрузки) Напряжение, В (с нагрузкой 100 А) Степень заряда АКБ, % Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO4). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

По мере эксплуатации аккумуляторной батареи сульфата свинца на пластинах после заряда остаётся всё больше. Процесс носит название сульфатации. Он является причиной выхода из строя большинства свинцово-кислотных аккумуляторов на транспортных средствах.

Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций.

Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.

Заряд свинцово-кислотного аккумулятора

Другой распространённой схемой является заряд постоянным током. Этот процесс включает в себя несколько этапов, на каждом из которых поддерживается постоянная сила тока.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора.

Обычно процесс выглядит следующим образом.

  • На первом этапе сила тока устанавливается в размере 10% от номинальной ёмкости АКБ. После этого проводится зарядка до постоянного напряжения 14,4 вольта.
  • Второй этап начинается с напряжения 14,4 вольта. Это значение является тем уровнем, на котором начинается разложение воды из электролита на кислород и водород. У аккумуляторов, выпускаемых по технологии Ca-Ca, это значение напряжения выше. Чтобы минимизировать выделение газов, сила тока снижается в два раза. То есть если на первом этапе она была 5 ампер, то здесь нужно уменьшить до 2,5 А.
  • Третий этап стартует с напряжения 15 вольт. Сила тока уменьшается два раза по сравнению со вторым этапом. Далее через определённые промежутки времени (1─2 часа) проверяется напряжение на терминалах. Как только оно перестаёт меняться, так можно считать процесс оконченным. На последнем этапе будет идти активное выделение газов. По этой причине аккумуляторная батарея должна находиться в хорошо проветриваемом помещении, а рядом не должно быть искр и открытого пламени.

Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать.

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.

Заряд щелочного аккумулятора

Происходящие процессы

Наиболее распространёнными электрохимическими системами щелочных аккумуляторов являются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные. Рассмотрим процесс заряда на их примере. Оба типа батарей имеют положительный электрод с активной массой из гидроокиси никеля (NiOOH). В ней присутствует графит и окись бария. Окись бария продлевает срок службы АКБ, а графит увеличивает электропроводность активной массы.

Активная масса на отрицательном электроде в никель─кадмиевых аккумуляторах представляет собой смесь порошков кадмия (Cd) и железа (Fe). У никель─металлогидридных аккумуляторов активная масса на минусовом электроде является смесью порошков железа и его окислов. В неё добавляют сернокислый никель (NiSO4) и сернистое железо (FeS).

Ниже представлены реакции, происходящие в щелочном аккумуляторе при заряде.

2Ni(OH)2 + 2KOH + Fe(OH)2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Fe

2Ni(OH)2 + 2KOH + Cd(OH)2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Cd

В процессе разряда активная масса на положительном электроде окисляется и 2Ni(OH)2 превращается в гидроокись никеля. Одновременно с этим в активной массе отрицательного электрода происходит восстановление, в результате которого образуется железо и кадмий.

Режимы заряда

Если рассматривать заряд стандартного аккумуляторного элемента Ni-Cd, то рекомендуемый ток составляет 10─20% от номинальной ёмкости. Во время зарядки может доходить до 16 часов. Допустимый диапазон температур для зарядки щелочных аккумуляторов составляет от 0 до 50 по Цельсию. Наиболее эффективно процесс заряда происходит в диапазоне температур от 10 до 40 градусов Цельсия.

На практике конструкция щелочных аккумуляторов позволяет заряжать их током не менее 30% от номинальной ёмкости. Процесс заряда в этом случае занимает несколько часов. При заряде щелочных аккумуляторов есть один важный момент. Особенно это актуально для никель─кадмиевых батарей. Они имеют такую проблему, как «эффект памяти». Поэтому перед зарядом эти АКБ требуется разрядить. Подобным функционалом располагают многие зарядные устройства, предназначенные для работы со щелочными аккумуляторами.

Поэтому процесс зарядки щелочного аккумулятора чаще всего начинается с его разряда. При этом не должно допускаться снижение напряжения на выводах элемента ниже 1 вольта. После разряда запускается процесс заряда.

Различных схем заряда для щелочных батарей значительно больше, чем для свинцово-кислотных. Некоторые из них приведены на изображении ниже.

Схемы заряда щелочных аккумуляторных батарей

В процессе заряда напряжение на выводах щелочного аккумулятора постепенно увеличивается до 1,6─1,75 вольта. На заключительном этапе напряжение может подниматься до 1,8 вольта. В случае с герметичными щелочными АКБ бывает так, что окончание заряда определяется переданными ампер-часами. Чтобы зарядить батарею целиком иногда расходуется количество энергии, соответствующее 150 процентам от номинальной ёмкости. Напряжение полностью заряженного щелочного аккумулятора в разомкнутой цепи составляет 1,45 вольта.
Вернуться к содержанию

Литиевые

Процесс заряда будет рассмотрен на примере литий─ионных аккумуляторных батарей. В последнее время они получили широкое распространение в качестве источников питания для бытовой техники, потребительской электроники, электроинструмента, электромобилей, электровелосипедов, скутеров и т. п. По сравнению с вышеописанными свинцово-кислотными и щелочными АКБ литий─ионные модели имеют более высокую энергоёмкость.

Заряд литий─ионного аккумулятора

Происходящие процессы

В литиевый электрохимической системе сейчас используются различные химические соединения и периодически разрабатываются новые. Мы рассмотрим реакции, происходящие при заряде в большинстве распространённых коммерческих Li─Ion батареях.

Отрицательный электрод выполняется из материала, содержащего углерод. Благодаря его природе и составу электролита происходит процесс интеркаляции ионов лития в углерод. Углеродная матрица обладает слоистой структурой, которая может быть упорядоченной или частично упорядоченной. Это уже зависит от конкретного углеродосодержащего материала.

Материалы, используемые для производства положительного электрода, могут отличаться для различных разновидностей литиевых батарей. Чаще всего для этих целей используются литированные оксиды кобальта или никеля. Используются также литий─марганцевые шпинели.

При заряде литий─ионного аккумулятора на электродах протекают следующие реакции.

C + xLi + + xe — -> CLix

В процессе интеркаляция ионы лития из электролита внедряются между слоями углерода. При этом объём углеродной матрицы меняется незначительно. Этими качествами был обусловлен выбор углерода в качестве материала анода. Помимо материала, содержащего углерод, в отрицательном электроде могут быть такие добавки, как олово, серебро и их сплавы. В некоторых моделях встречаются композитные материалы.

Режимы заряда

Процесс заряда литий─ионных аккумуляторов комбинированный и проходит в два этапа. На первой стадии ведётся зарядка током, величина которого составляет от 20 до 100% от номинальной емкости батареи. Этот этап продолжается до того, пока напряжение АКБ не достигнет 4,1 вольта. После этого начинается второй этап, во время которого заряд ведётся при постоянном напряжении. По времени вся зарядка продолжается около 3 часов (при максимально допустимом токе), из которых на первый этап отводится один час. Более подробно о процессе заряда литиевых аккумуляторов можно прочитать в этой статье.

Окончание заряда фиксируется в тот момент, когда напряжение достигло максимального (4,1─4,2 В), а ток уменьшился до 3% от своей величины в начале процесса. В некоторых случаях возможен третий этап, который представляет собой хранение. Этот этап представляет собой периодическую подзарядку для компенсации ёмкости, потерянной в результате саморазряда.

Если увеличивать ток заряда выше 0,2─1*С, это не приводит к уменьшению времени процесса. В этом случае просто сокращается первый и увеличивается второй этап.

Бывают зарядные устройства, которые обеспечивают только первый этап зарядки. При таком варианте степень заряженности батареи составляет около 70─80%.
Вернуться к содержанию

Источник

Циклический режим работы аккумуляторной батареи

Циклический режим работы аккумуляторной батареи – это режим полного заряда от первичного источника тока – зарядного устройства с последующим разрядом до появления признаков конца разряда.

Именно такой режим определяет срок службы аккумуляторов, и нормируется заводом их изготовителей. В чистом виде он осуществляется при проведении контрольных циклов для определения фактической или остаточной ёмкости аккумуляторов. В таком же режиме или близком к нему эксплуатируются аккумуляторные батареи, являющиеся основными источниками электрической энергии. Это относится к батареям напольного транспорта, аккумуляторам фонарей и устройств мобильной связи.

Заряд батарей производится постоянным током от статического преобразователя.

Свинцовые аккумуляторные батареи для резервного питания стационарных потребителей заряжают от стабилизатора тока до достижения конечного значения напряжения на элемент, умноженный на количество элементов в батарее. Значение тока заряда выбирается из условия резерва времени от снятия энергии до новой постановки на заряд. В зависимости от нагрузки батарея может быть разряжена до конечного напряжения 1,8 В на элемент. Если же по техническим условиям разряд ведется до более низких значений конечного напряжения, то при последующем заряде необходимо сообщать повышенную ёмкость. Для этого после часового перерыва по окончании обычного заряда батарею необходимо снова поставить на заряд током, равным 0,4 максимального зарядного тока. При появлении интенсивного газовыделения заряд прерывается на один час. Такой режим продолжается до тех пор, пока газовыделение не начинается Возможны и другие режимы восстановления емкости, подробно рассмотренные позже тотчас после включения зарядного тока.

Для поддержания неизменного значения напряжения на нагрузке на всем протяжении разряда возможно применение так называемых «концевых» аккумуляторов с элементным коммутатором.

При эксплуатации батареи с элементным коммутатором неизбежно происходит неравномерный разряд отдельных аккумуляторов, что приводит к «разбеганию» их характеристик. Избежать этого возможно при разряде батареи на нагрузку через широтно-импульсный стабилизатор (ШИС) напряжения разряда.

Широкое использование щелочных аккумуляторных батарей в режиме циклирования обусловлено тем, что значительная разница между напряжением конца заряда и рабочим напряжением, являющаяся их существенным недостатком, не имеет значения для потребителей энергии. Специальные зарядные преобразователи – первичные источники постоянного тока, позволяют забыть о разнице зарядных и рабочих напряжений.

Режим разряда в эксплуатации тяговых никель-железных аккумуляторных батарей, установленных на средствах напольного транспорта – электротележках и подъемниках, может отличаться от идеального. В реальности он представляет собой чередующиеся участки нагрузки с паузами. Паузы могут быть обусловлены стоянками транспортных средств и, так называемым, выбегом, когда движение происходит по инерции без затрат энергии.

Заряд щелочных аккумуляторных батарей производится, как правило, постоянным по величине током. Исключением является заряд вторичных источником средств мобильной связи – он производится от источников постоянного напряжения. Достоверным критерием окончания заряда полностью разряженной батареи служит значение сообщенной емкости. Оно должно в полтора раза превышать значение фактической емкости заряжаемой батареи. Нормальным режимом заряда щелочных аккумуляторных батарей считается заряд током, не превышающим 25% номинальной емкости. Превышение этой величины приводит к перегреву электролита, усиленному газовыделению и, как следствие, снижению коэффициента использования зарядного тока.

При отсутствии необходимости быстрого заряда и наличии резерва времени предпочтительными являются режимы заряда меньшими по величине токами, лежащими в границах оптимального коэффициента использования зарядного тока.

Длительные разряды малыми токами, отсутствие усиленных зарядов, накопление углекислых солей в электролите приводят к частичной потере ёмкости аккумуляторами. При снижении емкости необходимо провести несколько циклов заряда-разряда, во время которых аккумуляторам сообщается 300% номинальной емкости. Перед проведением таких циклов необходимо сменить электролит.

Такой же режим применяется для формировки аккумуляторов при введении их в эксплуатацию и контрольных циклах для определения фактической ёмкости. Как правило, срок службы задается в циклах, т.е. в количестве полных зарядов и разрядов до снижения фактической ёмкости ниже гарантированной. В эксплуатации уровень фактической ёмкости определяется потребителем исходя из задач, выполняемых источником тока.

В процессе циклирования контролируются напряжение батареи, токи заряда и разряда, время проведения режимов температура, плотность и химиический состав электролита.

В эксплуатации возможен заряд щелочных аккумуляторов при постоянном напряжении первичного источника электрической энергии.

Глубокие разряды аккумуляторов ниже предельно допустимых значений для каждой электрохимической системы действуют на них губительно, сокращая сроки службы. Поэтому при проведении зарядно-разрядных циклов в аппаратуре должны быть предусмотрены устройства контроля минимально допустимого напряжения, прекращающие режим разряда аккумуляторных батарей.

Источник

Режим полного заряда аккумулятора

Комфортная и беспроблемная езда невозможна без правильного и своевременного обслуживания стартерной батареи. Даже если принято решение купить аккумулятор для автомобиля дешево и без длительной гарантии, сохраняются высокие шансы на многолетнюю эксплуатацию, четкую работу бортовой сети и быстрый запуск двигателя в сильные морозы. Главное, знать электрохимический тип АКБ и корректно восстанавливать емкость, избегая избытка напряжения и силы тока, применяя нужное оборудование, режим и частоту.

СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ И ТОК ЗАРЯДКИ

Важно правильно оценивать понятие «полная разрядка» аккумулятора. Номинальное напряжение «12В» – это удобная для обихода цифра, но не более того. Реально каждая из шести последовательно соединенных банок выдает чуть больше 2,1В. Таким образом, нормальное рабочее напряжение соответствует 12,7-12,9В. Снижение вольтажа на 10-12% определяет фактическую, полную потерю заряженности.

Положительные и отрицательные пластины начинают обильно покрываться сульфатом свинца, а электролит теряет свою плотность. Без надлежащего контроля химические процессы становятся необратимыми, на рабочих поверхностях образуется нерастворимый осадок, а батарея приходит в негодность. Особенно губительна глубокая разрядка для кальциевых АКБ типа Ca/Ca.

Точно и быстро охарактеризовать текущую степень заряженности можно с помощью вольтметра и специального показателя работоспособности тока – электродвижущей силы (ЭДС). Для этого измерительный прибор подключается к клеммам батареи при нулевом токопотреблении и без нагрузки (состояние покоя). Также необходимо учитывать актуальную окружающую температуру (см. таблицу).

Максимальная сила тока зарядки составляет 1/10 часть от емкости АКБ, например, для 60Ач – это 6А, для 75Ач – 7,5А, для 100Ач – 10А. Аккуратного подхода требуют классические свинцово-кислотные батареи 60Ач в супербюджетном облегченном исполнении 13-13,5 кг (обычный вес 14,2-14,5 кг). Несмотря на заявленную емкость в 60 ампер-час, иногда в каждой банке размещено 4-5 положительных и 5 отрицательных пластин вместо стандартного формата 6+6. Это не только снижает вес, но и фактическую емкость, которая не превышает 40-45Ач и требует для корректного восстановления максимальную силу тока в 4-4,5А.

ТИПЫ АКБ И ПРЕДЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАРЯДКИ

Все батареи с напряжением 12 вольт можно разделить по рабочему состоянию электролита на 3 электрохимические группы:

  • жидкие (WET, EBF, Са+ Са, Ca+ или Hybrid);
  • абсорбированные (AGM);
  • гелевые (GEL).

Последний тип очень перспективный, но пока доступен в тяговых вариациях с низкими значениями пусковых токов.

Основная масса стартерных АКБ имеет жидкий электролит – классический (WET), с утолщенными пакетами (EBF), добавлением кальция в положительные и отрицательные пластины (Сa/Ca), с легированием одной части электродов кальцием, а другой – сурьмой (Hybrid). Чтобы корректно зарядить такой тип батарей, например, разряженный до 50% аккумулятор автомобильный Banner (Австрия), Hankook (Южная Корея), «Зверь (Россия), максимальное напряжение не должно превышать 14,2-14,4В. Для АКБ с абсорбированным в стеклоткань электролитом, которые адаптированы под систему «старт-стоп», как AGM автоаккумуляторы Exide (Эксайд), Bosch (Бош), Yuasa (Юаса), необходим повышенный вольтаж восстановления 14,7-14,8В.

ВИДЫ ЗАРЯДКИ

Оптимальный вариант для заказа АКБ и пуско-зарядного устройства – специализированный интернет-магазин автомобильных аккумуляторов, который предлагает цены без посреднических надбавок и длительную гарантию от производителя. Независимо от типа и исполнения батареи (обслуживаемая, необслуживаемая, малообслуживаемая) сохраняется необходимость в регулярном частичном или вынужденно полном восстановлении емкости. Для этого применяются следующие виды зарядки АКБ:

  • автомат;
  • ручная;
  • регенерация;
  • буферный режим.

Эффективная проверка текущей работоспособности автоаккумулятора возможна «разгрузочной вилкой», которая в течение 3-5 секунд передает на клеммы нагрузку, превышающую емкость на 200%. Краткосрочное проседание до 9В и ниже указывает на необходимость срочной подзарядки.

Автоматическая зарядка АКБ

Требует зарядных или пуско-зарядных устройств, которые автоматически определяют ток и напряжение, а главное – динамически меняют их значения в процессе восстановления емкости, чтобы избежать вскипания электролита, недозаряда или, что опасней, – перезаряда. Выбор электротехнических параметров работы в зависимости от типа АКБ реализован через настройку рабочего напряжения или отдельных режимовWET, AGM и т.д. Важно учитывать, чтобы доступная сила зарядного тока не была меньше 10% от емкости батареи.

Автоматическая зарядка АКБ постоянным напряжением происходит по сложному многоступенчатому алгоритму:

  • зарядный ток постепенно снижается на фоне роста напряжения аккумулятора;
  • при достижении 14,8В происходит стабилизация напряжения;
  • низкий ток зарядки (5% от емкости) продолжает поступать на клеммы еще 2 часа для приближения к уровню максимальной заряженности и сброса эффекта памяти;
  • на последнем этапе работает напряжение 13,8В, которое позволяет достичь 100%-ной зарядки без риска перезаряда и перегрузки.

Некоторые ЗУ обеспечивают автомат-зарядку автоаккумулятора импульсным напряжением с последующими поочередными выдержками АКБ под токами максимального значения и постоянным напряжением 13,8В.

Общее время восстановления (при условии разряда 50% и меньше) – 8-12 часов.

Ручная зарядка аккумулятора

Требует от пользователя навыков в обращении с мультиметром и регулярного контроля силы постоянного тока заряда, который поначалу выставляется на уровне 10% от номинальной емкости батареи (55Ач = 5,5А; 60Ач = 6,0А; 70Ач = 7,0А).

Первая проверка напряжения на электродах проводится через 3-4 часа. Необходимый показатель – 14,2-14,4В, при которых повышается интенсивность гидролиза электролита и возникает риск закипания. Если искомое значение достигнуто, необходимо снизить ток зарядки в 2 раза (55Ач = 2,2А; 60Ач = 3,0А; 70Ач = 3,5А).

Третий этап стартует, когда на выводах батареи получено значение 14,8-15,0В. Далее необходимо повторить двойное снижение токовых значений (55Ач = 1,2А; 60Ач = 1,5А; 70Ач = 1,7А). Проверка выполняется каждые 1,5-2 часа. Если значение тока и напряжения остаются неизменными при нескольких измерениях – АКБ заряжен на 100% и готов к дальнейшей эксплуатации.

Восстановление утраченной емкости батареи связано с удалением осадка сернокислого свинца с рабочих поверхностей пластин. Основная причина дефекта – глубокий разряд. Для этого применяются специальные зарядки-автоматы с режимом десульфатации, который предусматривает цикличное использование зарядно-разрядных токов в соотношении 10 к 1.

Также процедуру можно выполнить с помощью стандартного ЗУ и автомобильного ареометра , потратив на это несколько дней:

  • 8-10 часов зарядки при 13,8-14,4В и 0,8-1,0А, чтобы достигнуть 10В на электродах;
  • полное отключение на сутки;
  • 8-10 часов при 13,8-14,4В и 2,0-2,5А (искомое значение на выводах батареи 12,6-12,8В);
  • 7-10-часовая разрядка АКБ до 9В нагрузкой в виде автомобильной или бытовой лампочки 12В;
  • далее повторяются шаги 1-4 с постоянной проверкой плотности электролита, пока не будет получен показатель 1,27 г/см 3 .

Количество полных циклов может достигать 5-10 и занимать 14-16 дней. Уровень регенерации аккумулятора – 80-95%. Если результат восстановительных работа получился неудовлетворительным, всегда можно сдать АКБ в Москве дорого и выручить часть средств для покупки новой батареи.

Зарядные устройства с буферной технологией способны определять ток внутренних утечек аккумулятора (саморазряд) и поддерживать полную емкость неделями и месяцами без риска сульфатации, замерзания электролита и перезаряда. Это оптимальный вариант длительного хранения батареи в зимний период или при редких поездках на автомобиле.

Восстановление уравнительным током хорошо подходит для глубоких разрядов необслуживаемых аккумуляторов. Устройство сначала работает как ограничитель токовых нагрузок, затем не допускает превышение напряжения больше 13,5-13,8В. Постоянная дозарядка при хранении выполняется компенсирующими саморозряд микротоками 100-150мА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любой вид зарядки автомобильного аккумулятора требует соблюдения температурного режима. Оптимально – это +20-25°С. Если микроклиматические условия не попадают в этот интервал, следует применять ЗУ с функцией термокомпенсации. Для корректной подзарядки АКБ ее следует снять с автомобиля и установить в проветриваемом помещении.

В ситуации, когда регенерация циклами зарядно-разрядных токов не увенчалась успехом, можно применить методику «переполюсовки» (плюс к минусу – минус к плюсу). Ток зарядки – 5% от емкости. Контрольное значение – 12-14В на выводах. Затем следует применить нагрузку (лампочку) для полной разрядки. После этого выполнить полную правильную зарядку (плюс к плюсу – минус к минусу).

Источник