Evasamara.ru

Авто журнал
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как зарядить тяговый аккумулятор

Зарядка тягового аккумулятора

Как заряжать тяговые аккумуляторы

Зарядные устройства используют разные технологии и алгоритмы, отличаются мощностью и размерами, но имеют общий принцип работы — аккумуляторы заряжаются потому, что напряжение на выходе с зарядного устройства выше, чем напряжение на клеммах аккумулятора. Разница напряжений заставляет ток течь от источника (зарядного устройства) к нагрузке (аккумуляторной батарее).

Зарядка тяговых аккумуляторов отличается от зарядки стартовых или автомобильных батарей. Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Зарядка тягового аккумулятора

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала.

На левом графике — зависимость тока, поглощаемого аккумулятором в зависимости от состояния его разряда. На правом графике — ток, получаемый аккумулятором в зависимости от напряжения зарядки

Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

Чтобы диффузии произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин тяговых аккумуляторов, их заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Кривые изменения тока и напряжения при зарядке тяговых аккумуляторов в три стадии

Первый этап трехступенчатой зарядки –фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Ток заряда во время первого этапа составляет 10 – 100 % от емкости аккумулятора и зависит от типа аккумуляторной батареи. Тяговый аккумулятор воспринимает такой ток до тех пор, пока не достигнет первого контрольного напряжения зарядки и не зарядится до 80% емкости. После этого, его способность усваивать ток резко уменьшается. Это первое контрольное напряжение называется напряжением абсорбции, а следующий этап зарядки – фазой абсорбции.

Во время первой стадии аккумулятору за короткое время передается большое количество энергии, этот этап зарядки очень эффективен и приносит тяговому аккумулятору 75-80% его емкости.

Стадия поглощения

Стадия абсорбции протекает при напряжении, достигнутом в конце первого этапа зарядки, а аккумулятор потребляет только то количество тока, которое может усвоить при этом напряжении. Ток непрерывно уменьшается, до тех пор, пока аккумулятор не достигнет состояния полной зарядки.

Зарядка и разряд аккумулятора — это процесс диффузии внутри батареи. Когда аккумулятор быстро, но не глубоко разряжается, диффузия не распространяется вглубь активного материала аккумуляторных пластин и химические реакции протекают только на их поверхности. После неглубокого разряда вторая фаза зарядки может быть короткой или совсем отсутствовать. Однако при длительном и глубоком разряде требуется продолжительный этап абсорбции.

Стадия абсорбции – это компромисс между высоким напряжением и временем зарядки. Во время нее аккумулятор получает оставшиеся 20-25 процентов энергии и считается заряженным, когда при постоянном напряжении потребляемый ток опускается до 2 процентов емкости.

Чем и как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов – подробно о главном.

Тяговые аккумуляторные батареи успешно используются для питания лодочных электромоторов и другого бортового оборудования. Такие устройства способны обеспечивать непрерывное движение лодки или катера на электротяге. Они имеют герметичный корпус и высокую степень защиты от разгерметизации, устойчивы к вибрации, механическим воздействиям и температурным перепадам.

Лучшими эксплуатационными характеристиками обладают литиевые тяговые АКБ. Они:

  1. примерно на 70% легче, чем AGM и гелевые аналоги;
  2. имеют минимальный саморазряд;
  3. надежны в использовании;
  4. обладают высоким КПД;
  5. имеют эксплуатационный ресурс до 2000–3000 циклов заряда-разряда;
  6. быстро заряжаются;
  7. работают в температурном диапазоне от -20 до +60°С.

Не зря на борту всех спортивных и профессиональных лодок, яхт и парусников сегодня стоят именно литиевые тяговые АКБ.

Но нарушение правил эксплуатации и хранения аккумуляторных батарей приводит к сокращению их эксплуатационного ресурса. В частности, негативно влияет на состояние АКБ ее глубокий разряд. Чтобы продлить срок службы батареи, желательно не разряжать ее ниже 90% от общей емкости, в крайних случаях – до 95%, не оставлять надолго в разряженном состоянии, а лучше – подзаряжать до 50% емкости после каждого применения. Это поможет продлить эксплуатационный ресурс батареи и избежать проблем при ее эксплуатации. Поэтому важно знать, как правильно заряжать тяговый аккумулятор для электромотора лодки или катера, и четко соблюдать эти правила.

Читать еще:  Как проверить зарядное устройство без аккумулятора

Методы зарядки лодочных тяговых АКБ

Можно выделить несколько вариантов эксплуатации и зарядки LiFePO 4 тяговых АКБ:

  1. Неоптимальный или «Полный бак всегда лучше». Пользователи держат АКБ всегда полностью заряженным. После использования АКБ всегда заряжают его yf 100%. Держат его по долгу на зарядке стараясь идеально «отбалансировать». Ответ: такой метод использования приводит к частым перезарядам аккумуляторов и к хранении вдалеке от рекомендуемых производителями состояния хранения – SOC – 50%.
  2. Смешанный режим использования с эксплуатацией АКБ в границах заряда 10-95%, хранении в SOC 50% и периодическом заряде до 100% для балансировки параллелей АКБ. В данном случае АКБ подзаряжается каждый раз перед использованием. Такой метод использования и зарядки на данный момент наиболее прогрессивный и позволяет значительно продлить ресурс батареи.
  3. Ленивый. АКБ хранится разряженной после использования, потом, перед эксплуатацией заряжается большими токами. Влажные и холодные условия хранения. Зарядка при отрицательных температурах. Все это отрицательно сказывается на батарее и ее ресурсе.

Правила зарядки лодочных тяговых АКБ

При выборе, как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов , нужно учесть где вы будете заряжать АКБ. С LiFePO 4 это проще, можно легко вынуть батарею из лодки и отнести в место зарядки одному. Также надо определить интенсивность зарядки. Если используется тяговая АКБ 40-100 Ампер-час, можно воспользоваться портативным ЗУ с током заряда до 10 А и зарядка будет завершена за 4-10 часов.

При отсутствии на лодке или другом судне закрытых отсеков необходимо применять полностью водонепроницаемые ЗУ с категорией защиты IP67 или IP68. Используемые зарядные устройства должны предназначаться для конкретного типа АКБ, в противном случае они могут подавать неподходящие значения тока и нанести лодочной батарее существенный вред.

Рекомендации по зарядке и эксплуатации литиевых тяговых лодочных батарей

  1. Не вскрывайте АКБ, поскольку нарушение герметичности может вызвать коррозию и привести к короткому замыканию.
  2. Используйте ЗУ с алгоритмом заряда CC / CV .
  3. Подзарядите АКБ, если она разряжена.
  4. Соблюдайте требования, изложенные в инструкции по эксплуатации приобретенной АКБ.
  5. Старайтесь использовать АКБ в диапазоне емкости 10–95%, чтобы не допускать ее сильного разряда и оперативно восстанавливать заряд.
  6. Выбирайте АКБ большей емкости. Чем больше емкость, тем большие тока может отдавать АКБ, соответственно при заданной нагрузке удельная нагрузка будет меньше, ресурс выше.

Лодочные аккумуляторы для электромоторов — химические источники тока, и, соответственно, как и любая химия требуют внимательного к ней отношения.

Предлагаем вашему вниманию еще одну познавательную статью – о разновидностях литиевых аккумуляторов .

Как заряжать тяговые аккумуляторы

Зарядные устройства используют разные технологии и алгоритмы, отличаются мощностью и размерами, но имеют общий принцип работы — аккумуляторы заряжаются потому, что напряжение на выходе с зарядного устройства выше, чем напряжение на клеммах аккумулятора. Разница напряжений заставляет ток течь от источника (зарядного устройства) к нагрузке (аккумуляторной батарее).

АКБ стартовые и глубокого разряда

Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Так выглядят ячейки различных свинцово-кислотных аккумуляторов — жидко-кислотного, AGM и гелевого

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала. Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

У аккумуляторов глубокого разряда (тяговых) толстые пластины. Именно благодаря толстым пластинам и плотному активному материалу в решетках, тяговые аккумуляторы и держат заряд на протяжении длительного времени. Чтобы диффузия произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин, тяговые аккумуляторы заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Первый этап трехступенчатой зарядки – фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Читать еще:  Схемы зарядных для гелевых аккумуляторов

Ток заряда во время первого этапа составляет 10 – 100 % от емкости аккумулятора и зависит от типа аккумуляторной батареи. Тяговый аккумулятор воспринимает такой ток до тех пор, пока не достигнет первого контрольного напряжения зарядки и не зарядится до 80% емкости. После этого, его способность усваивать ток резко уменьшается. Это первое контрольное напряжение называется напряжением абсорбции, а следующий этап зарядки – фазой абсорбции.

Для аккумуляторных батарей емкостью 200 Ач и более используйте такие зарядные устройства:

Как продлить срок службы тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметизированные тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes серии 6DZM предназначены для использования в лёгком электротранспорте. Свинцово-кислотные аккумуляторы устанавливаются почти во всех моделях электроскутеров и электроквадроциклов, некоторых моделях электровелосипедов и электросамокатов. Это неприхотливый и надёжный источник постоянного тока, не требующий какого-либо обслуживания на протяжении всего срока службы, который к тому же, стоит дешевле литий ионных аккумуляторов аналогичной ёмкости.

Обычно, тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes, при правильной эксплуатации, служат от 3-х до 4-х лет. В условиях постоянных полных разрядов, срок службы может сократиться до 2 лет. При эксплуатации с небольшим уровнем разряда, аккумуляторы могут работать до 5 – 7 лет. Соблюдая несложные правила, можно максимально увеличить ресурс тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.

В начале эксплуатации, определите максимальное расчётное время заряда своей свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, разделив ёмкость батареи в ампер часах на силу тока зарядного устройства в амперах. Например, полностью разряженная (до 10.5v) аккумуляторная батарея 24v14Ah при температуре + 25 градусов Цельсия будет заряжаться зарядным устройством с силой тока 1.8А примерно 7.8 часа. (7 час. 50 мин. + / — 30 минут).

Свинцово — кислотные аккумуляторы – химический источник тока. При подаче тока от зарядного устройства, в аккумуляторе происходят одни химические реакции, при разряде аккумулятора – другие. Подробнее об этом можно прочесть здесь. На скорость протекания химических реакций влияет температура электролита. Оптимальная температура электролита +25 градусов Цельсия. Именно для этой температуры указана номинальная ёмкость аккумуляторов. При повышении температуры электролита, – их ёмкость увеличивается, при понижении – уменьшается.

Если температура аккумуляторов ниже рекомендуемой для зарядки (18 – 25 градусов Цельсия), то время их зарядки увеличится пропорционально снижению температуры. При температуре ниже +10 градусов Цельсия, эффективность зарядки сильно снижается. При отрицательных температурах электролита, полноценно зарядить свинцово-кислотный аккумулятор, — практически невозможно. Поэтому, перед зарядкой, аккумуляторы рекомендуется прогреть, поместив в помещение с комнатной температурой воздуха на несколько часов.

10 правил правильной зарядки и продления ресурса тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов от Вольта байкс

1. Заряжайте аккумуляторную батарею сразу после каждого использования, даже если уровень разряда незначительный.

Комментарий (в дальнейшем — К): Это самое важное правило для увеличения ресурса свинцово-кислотных аккумуляторов, так как сульфатация пластин аккумулятора, начинается при напряжении ниже 12.6v. Постоянно поддерживая напряжение выше 12.6v, количество циклов заряд-разряд тяговых аккумуляторов Volta bikes, может превысить 1000 и практически сравняться с большинством литий ионных аккумуляторов. Расстояние пробега при этом, естественно, уменьшится по сравнению с полным разрядом аккумуляторов.

Вывод: использование аккумуляторов большей ёмкости, чем требуется, положительно влияет на их ресурс.

2. Не превышайте максимально допустимый ток заряда 20% от ёмкости свинцово-кислотных аккумуляторов типа AGM.

К. Оптимальный ток заряда — 10% от ёмкости аккумулятора. Это значит, что свинцово-кислотную батарею ёмкостью от 12 до 20Ah, лучше всего заряжать автоматическим зарядным устройством Volta bikes с требуемым номинальным напряжением (24 – 72v в зависимости от напряжения батареи) и током 1.6 — 1.8A. Чем больше сила тока при заряде, — тем больше нагрев аккумулятора и испарение воды из электролита. Восполнить испарившуюся воду из электролита в герметизированных аккумуляторах, в зависимости от их конструкции — сложно, либо вообще невозможно.

Вывод: не стремитесь заряжать тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы быстро.

3. Не разряжайте каждый 12-и вольтовый аккумулятор, входящий в состав аккумуляторной батареи до напряжения ниже 10.5v

К. Для батареи на 24v, напряжение не должно быть ниже 21v; для батареи на 36v – не ниже 31.5v; для батареи на 48v – не ниже 42v. При напряжении ниже 10.5v, 12-и вольтовый аккумулятор начинает само-разрушаться!

Вывод: чем быстрее вы поставите на зарядку полностью разряженный аккумулятор – тем лучше.

4. Если автоматическое зарядное устройство не отключилось (продолжает гореть красный светодиод), после работы в течении времени, превышающего на 1 — 2 часа расчётное время, достаточное для полной зарядки вашей батареи (см. начало статьи), то его необходимо отключить от сети, так как аккумуляторная батарея уже заряжена.

Читать еще:  Как правильно зарядить гелевый аккумулятор автомобиля

К.Причиной продолжения зарядки в этом случае, скорее всего, является то, что аккумуляторная батарея по каким-то причинам не может набрать максимального напряжения, на которое запрограммировано зарядное устройство, и потому оно не отключается автоматически. Если не отключить зарядное устройство в этом случае от сети, то аккумуляторная батарея, в зависимости от времени перезаряда, может перегреться и деформироваться (вздуться), вплоть до полного выхода из строя!

В подобных случаях, правильней всего, контролировать уровень заряда -вольтметром. Проверять напряжение аккумулятора следует не менее, чем через пол часа после окончания зарядки, так как во время зарядки и сразу после её окончания, из-за нагрева и остаточных химических реакций, напряжение аккумулятора будет выше реального. У новых, полностью заряженных тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов AGM Volta bikes, напряжение находится в пределах 13.3v – 13.7v. В процессе эксплуатации, с годами, максимальное напряжение заряженных аккумуляторов будет понемногу снижаться.

Напряжение 13.3 – 13.7v у тяговых аккумуляторов — немного ниже, чем напряжение заряженных стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом, у которых оно достигает 14.2 — 14.5v. Фактически, автоматические зарядные устройства Volta bikes, для тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов, немного недозаряжают их — для того, чтобы вода из электролита не испарялась через клапан газообмена и АКБ прослужила расчётный срок.

Вывод: не допускайте перезаряд аккумуляторов, потому что это приводит к уменьшению их срока службы.

Определить, что аккумулятор полностью заряжен и начался перезаряд, можно и без приборов, — по температуре корпуса аккумулятора. В процессе заряда при комнатной температуре, корпус аккумулятора нагревается не более чем до 30 – 35 градусов Цельсия (зависит от мощности зарядного устройства). Если температура корпуса аккумулятора выше температуры человеческого тела, — уже идёт перезаряд аккумулятора и зарядное устройство нужно отключить.

Из этого следует правило:

5. Не оставляйте автоматическое зарядное устройство в процессе заряда без присмотра.

К. Всегда необходимо принимать разумные меры противопожарной безопасности при использовании любых электроприборов. Несмотря на то, что нам неизвестны случаи самовоспламенения свинцово-кислотных аккумуляторов и зарядных устройств Вольта байкс, лучше, если аккумуляторная батарея и зарядное устройство при зарядке будут находиться на негорючем основании (например, полу из керамической плитки) и вдали от отопительных приборов. Зарядка должна проводиться в проветриваемом помещении.

6. Не оставляйте летом аккумуляторы под прямыми лучами Солнца.

К. Свинцово-кислотные аккумуляторы эффективнее работают при повышении температуры, потому что скорость протекания химических реакций в этом случае увеличивается, но от этого быстрее всего стареют!

Из этого следует правило:

7. В зимний период храните свинцово-кислотные батареи в сухом, прохладном и даже холодном месте.

К.Электролит в полностью заряженных аккумуляторах не замерзает до — 60 градусов Цельсия; наполовину заряженных до –30 градусов Цельсия; в полностью разряженных до -7 градусов Цельсия. После нахождения на морозе зимой, работоспособность аккумуляторов полностью восстанавливается после прогрева до комнатной температуры.

Вывод:

8. Не реже, чем раз в 3-4 месяца, подзаряжайте свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, находящиеся на хранении.

К. Любой аккумулятор понемногу разряжается при хранении. Периодическая подзарядка предотвратит сульфатацию пластин и сокращение ресурса аккумуляторов.

9. Раз в три — четыре месяца полезно (но необязательно) балансировать аккумуляторы в составе аккумуляторной батареи, выравнивая напряжения в них до одинакового уровня при помощи подзарядки тех аккумуляторов, напряжение которых ниже, или разряда тех аккумуляторов, напряжение которых выше.

К. Батарея в этом случае будет работать эффективнее, потому что её напряжение – это среднее напряжение от суммы напряжений аккумуляторов, входящих в её состав. Если даже один из аккумуляторов имеет более низкое напряжение, общее напряжение батареи будет ниже, чем могло бы быть, если бы все аккумуляторы были заряжены максимально. А при заряде разбалансированной батареи, аккумуляторы с более высоким напряжением, склонны к небольшому перезаряду, что тоже отрицательно влияет на их срок службы.

Зарядку отдельных аккумуляторов с целью балансировки батареи, следует выполнять зарядным устройством для 12-и вольтовых аккумуляторов, с током, не превышающим 20% ёмкости аккумулятора. Разрядку отдельных аккумуляторов, можно производить автомобильными лампами накаливания c напряжением 12v и мощностью от 5 до 55 ватт (в зависимости от ёмкости аккумуляторов. Для аккумуляторов на 12-14Ah, можно использовать лампу на 5 — 21 ватт; для аккумуляторов 40 – 100 Ah можно использовать лампу на 50/55 ватт)

10. Для аккумуляторов вреден как перезаряд, так и недозаряд. Если регулярно недозаряжать аккумуляторы, отключая зарядное устройство до окончания зарядки, то их ёмкость уменьшится, так как возникнет эффект памяти. Для того, чтобы этого не происходило, периодически, раз в два-три месяца, рекомендуем полностью разряжать аккумуляторы, но не опуская напряжение ниже 10.5 вольт в пересчете на каждый аккумулятор и сразу после этого полностью заряжать.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector