Правила эксплуатации аккумулятора -Всё про АКБ
Правила эксплуатации аккумулятора
1. Аккумуляторы автомобильные, мотоцикл етные должны быть всегда чистыми, сухими, а металлические части покрыты тонким слоем кислотонесодержащего вазелина или антикоррозионного средства. Не допускайте загрязнения поверхности батареи. При необходимости протрите поверхность батареи влажной тряпкой.
2. Один раз в три месяца проверьте надёжность закрепления батареи в штатном гнезде автомобиля.
3. Пуск двигателя производите короткими (5-10 секунд) включениями стартера. В зимнее время выключайте сцепление. Перерывы между попытками пуска должны составлять не менее 1 минуты. Если после 3-4 попыток двигатель не запускается, проверьте исправность системы зажигания и питания топливом.
4. При эксплуатации автомобилей и других транспортных средств уровень зарядного напряжения должен соответствовать требованиям инструкции на транспортное средство и находиться в пределах 13,9 — 14,4 Вольт независимо от режима работы двигателей и включённых потребителей.
НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при наряжении выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения. В случае, если зарядное напряжение отличается от вышеуказанного, необходимо обратиться в автосервис для приведение его до заданного уровня.
5. Батарею следует поддерживать в заряженном состоянии. Не реже одного раза в 6 месяцев подзаряжать от зарядного устр ойства, а также в случае ненадёжного пуска двигателя.
6. В случае, если по какой-либо причине произошёл глубокий разряд батареи, её необходимо незамедлительно полностью зарядить. Недопустимо оставлять батарею в состоянии глубокого разряда. Это приводит к существенному снижению её ёмкости, а при отрицательных температурах к замерзанию электролита и разрушению корпуса батареи.
7. Разряженный автомобильный или мото аккумулятор, следует в течение двух дней зарядить, так как в противном случае появляются неисправимые дефекты.
Электролит, разряженного автомобильного аккумулятора на 50% замерзает, при температуре -10°С, а полностью разряженный аккумулятор замерзает при температуре 0°С. ВНИМАНИЕ! Если Ваш автомобильный аккумулятор замерз, он уже восстановлению не подлежит, т.к. рвется сепораторный конверт, и осыпаются пластины, для дальнейшей эксплуатации автомобильный аккумулятор не пригоден и подлежит замене.
8. Разряженный аккумулятор автомобильный, заряжается следующим образом: Аккумуляторная батарея снимается с автомобиля, причем сначала отключается зажим отрицательного полюса (масса). Отключается зарядное устройство — ВЫКЛЮЧЕНИЕ (OFF), вытаскивается штепсельная вилка, выполняется правильное подключение (зажим положительного полюса на положительный полюс, зажим отрицательного полюса на отрицательный полюс), вставляется вилка и включается зарядное устройство на ВКЛЮЧЕНИЕ (ON). Затем настраивается мощность тока зарядки на 1/10 двадцатичасовой емкости (например: автомобильный аккумулятор 100 Ач заряжается путем 100 Ач/10, т.
е. 10 А). Зарядка продолжается от 10 до 14 часов, в зависимости от степени разрядки. После окончания зарядки зарядное устройство отключается (ВЫКЛЮЧЕНИЕ — OFF), вытаскивается штепсельная вилка, отключается сначала зажим отрицательного полюса, а потом зажим положительного полюса. Зарядку автомобильного аккумулятора следует выполнять в хорошо проветриваемом помещении! Температура электролита при зарядке не должна превышать 55°С. После зарядки аккумулятор автомобильный следует очистить осушить и установить в автомобиль или мотоцикл. До установки аккумуляторной батареи в машину все потребители энергии должны быть отключены вследствие возможности искрообразования на выводах полюсов при подключении и опасности возникновения взрыва.
9. НЕДОПУСТИМА длительная (более 1 месяца) эксплуатация батареи в условиях перезаряда, т.е. при зарядном напряжении выше 14,4 В, так как это приводит в разложению всего запаса электролита и, как следствие, может привести к взрыву гремучей смеси и разрушению батареи
Инструкция по технике безопасности
1.
Выделяющаяся при заряде батареи смесь водорода с кислородом ВЗРЫВООПАСНА. Поэтому КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ курить вблизи батареи, пользоваться открытым огнём, допускать образование искры, в том числе замыкать полюсные выводы аккумулятора.
2. Не наклоняйте батарею более чем на 45° во избежание вытекания электролита.
3. Электролит — агресивная жидкость. При попадании его на незащищённые участки тела немедленно обильно промойте их водой, а затем 5% раствором соды и аммиака. При необходимости обратитесь за медицинской помощью.
4. Присоединение и отсоединение батареи от бортовой сети автомобиля должно производиться при отключённых потребителях. Вначале присоединяется положительный вывод, затем — отрицательный; отсоединение производится в обратном порядке.
5. Батарея должна быть надёжно закреплена в штатном гнезде автомобиля, соединительные клеммы плотно зажаты на полюсных выводах, а сами провода прослаблены.
Зарядка автомобильного аккумулятора
При правильной эксплуатации батареи регулярная подзарядка не является необходимой.
Аккумуляторы с напряжением холостого хода менее 12,3 В необходимо подзарядить. Перед подзарядкой снимите аккумулятор с машины. Если аккумулятор долгое время не эксплуатировался или разрядился в результате длительной эксплуатации автомобиля, его нужно обязательно зарядить. Зарядка должна проводиться в хорошо проветриваемом помещении. Для зарядки необходимо использовать зарядное устройство только со встроеным электронным регулятором. Во время зарядки аккумулятор не должен нагреваться. В противном случае следует прервать зарядку. Соблюдайте полярность при подключении зарядного устройства для автомобиля, включайте его только после подключения к батареи.
Правила эксплуатации автомобильных аккумуляторов
- Все статьи
- Правила эксплуатации автомобильных аккумуляторов
Общепринятый срок, в течении которого эксплуатируют автомобильные аккумуляторы — от трех до пяти лет.
При этом, подразумевается, что это будет батарея официального производителя, емкостью в пределах 60 ампер, которая относится к среднему ценовому сегменту. И предназначается для автомобилей аналогичного, самого массового, класса. Подделки известных брендов и сомнительные по качеству батареи использовать не рекомендуется; есть риск нанести вред автомобилю и вывести из строя современное электрическое оборудование.
Как увеличить срок эксплуатации аккумулятора в два раза?
Для этого нужно совсем немного: четко соблюдать общепринятые правила эксплуатации. Многие водители считают, что более дорогой аккумулятор — страховка от любых проблем. Во многом, приобретение батарей наиболее известных брендов оправдана — цена гарантирует качество. Но даже дорогую батарею можно испортить, если не следить за ее состоянием. Немаловажен и фактор цены — многим водителям ближе рациональный подход и разумная экономия.
Основные принципы грамотной эксплуатации аккумулятора
1. Соблюдайте параметры при покупке аккумулятора.
В технических характеристиках любого автомобиля есть пункт, где описаны требования к батарее. К основным параметрам относятся показатели номинальной емкости, габаритов, стартового тока, полярности и некоторые другие. Выбор необходимой батареи начинают прежде всего с показателя емкости; если он будет не соответствовать требуемым цифрам, АКБ может подвергаться риску постоянной недостаточной зарядки, а то и критического разряда. Четкое соблюдение параметров — гарантия, что этого не произойдет.
2. Оценивайте состояние электрического оборудования автомобиля. Следует помнить, что неисправные детали — такие, как генератор или реле, способны вызвать постепенный или резкий разряд батареи. Обратите внимание на работу стартера: при внезапно проявившихся перебоях в его работе лучше обратиться к специалисту. Особенно, если вы считаете, что разрядки батареи в данный момент быть не должно.
3. Возьмите за правило осматривать внешний вид АКБ; это позволит своевременно выявить повреждения корпуса — такие, как трещины и сколы.
Появление разных трещин на корпусе не всегда вызвано внешними обстоятельствами, такими, как механические повреждения (удар, падение при переноске). К примеру, нередкое явление — замерзание электролита в зимний период, связанное с падением его плотности
4. Оценивайте степень и прочность крепления АКБ. Езда по бездорожью — частое явление, особенно при выезде на дачу, при поездках на рыбалку и охоту. Да и просто плохие дороги можно встретить даже в крупных городах. Из-за рытвин и ухабов жесткость крепления батареи может быть нарушена. Последствия такой езды может привести к перемещению аккумулятора и его повреждению.
5. Следите, чтобы поверхность АКБ не быдла загрязнена. Регулярно протирайте АКБ, чтобы избавиться от следов электролита на ее поверхности. Нужно помнить, что пятна электролита с наличием серной кислоты впитывают влагу и увеличиваются в размерах, способствуя саморазряду (из-за возросшей электропроводности). Следы электролита хорошо убирает раствор обычной пищевой соды — так как щелочная среда способна нейтрализовать кислоту.
Затем очищенное место промывают водой.
6. Соблюдайте правила запуска автомобиля в холодный период. Зимой не следует включать стартер на время больше, чем полминуты. Если вы заводите машину с механической трансмиссией в условиях, когда на улице свирепствуют морозы, лучше выключить сцепление.
7. Помните о мерах предосторожности при помощи другим водителям — в случае разряда батареи на их автомобиле. Особенно, если на ваш автомобиль установлена современная электронная система управления и большое количество разного электрического оборудования. Прежде всего, не оставляйте включенным зажигание на своей машине — иначе эти приборы могут выйти из строя. В обязательном порядке проконтролируйте подключение проводов к клеммам. Вначале должны быть подключены «минусы», а только затем «плюсы». После того, как процесс закончен, снимайте провода уже в обратной последовательности. И лучше делать это одновременно.
8. Следите, чтобы не произошло критического разряда батареи. Здесь все зависит от соблюдения простейших правил.
Не нужно оставлять включенные фары и свет в салоне машины, а также пользоваться длительное время магнитолой, если двигатель уже выключен.
9. Проверяйте состояние клемм, а именно — уровень плотности контактов. При запуске может происходить нагрев и оплавление клеммы, что чревата последующей разгерметизации.
10. Подключайте и отсоединяйте аккумулятор только при выключенных приборах автомобиля. Это позволит избежать появление искр в момент проведения действий с клеммами.
Помимо перечисленных правил, следует периодически заряжать батарею — так сказать, внепланово. Учитывайте, что при постоянных выездах на небольшие расстояния зарядки от генератора может быть недостаточно, и емкость батареи часто восстанавливается не полностью.
А начинающим водителям и людям с небольшим опытом можно порекомендовать проверять и обслуживать АКБ на автосервисах и станциях техобслуживания, доверив это профессионалам.
Что такое батарея? — SparkFun Узнать
Авторы: Шон Хаймел
Для работы батарей обычно требуется несколько химических реакций.
По крайней мере, одна реакция происходит на аноде или вокруг него, и одна или несколько реакций происходят на катоде или вокруг него. Во всех случаях реакция на аноде приводит к образованию дополнительных электронов в процессе, называемом окислением 9.0008 , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .
Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны обеспечивают химические реакции на аноде и катоде.
По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию восстановления-окисления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. Окислительно-восстановительные реакции происходят, когда электроны переносятся между химическими веществами. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы течь за пределы батареи, чтобы питать нашу цепь.
Окисление анода
Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначены как e — ).
В некоторых реакциях окисления образуются ионы, например, в литий-ионном аккумуляторе. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычной щелочной батарее. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны — нет.
Катодное восстановление
Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит на катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются при восстановлении.
В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся в ходе реакции окисления, расходуются при восстановлении. В других случаях, например, в щелочных батареях, при восстановлении образуются отрицательно заряженные ионы.
Электронный поток
В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.
По большей части реакции будут протекать в полную силу только тогда, когда между анодом и катодом замкнута электропроводящая цепь.
Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может протекать и тем быстрее происходят химические реакции.
Создание короткого замыкания в аккумуляторе (в данном случае даже случайного) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже дымят или загораются при наличии короткого замыкания.
Мы можем пропустить эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», чтобы сделать что-то полезное. На моушн-графике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку нашими движущимися электронами.
Разряженный аккумулятор
Химические вещества в аккумуляторе в конце концов достигнут состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате батарея больше не будет генерировать электрический ток. В этот момент аккумулятор считается «разряженным».
Первичные элементы должны быть утилизированы, когда батарея разряжена.
Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем подачи обратного электрического тока через батарею. Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.
Понимание работы литий-ионных аккумуляторов снижает опасения по поводу безопасности при зарядке
Скачать PDF
Abstract
Из-за высокой плотности энергии/мощности по отношению к весу и объему технологии литий-ионных (Li+) аккумуляторов существуют определенные опасения по поводу безопасности при зарядке и разрядке аккумуляторов. Несмотря на то, что это уже зрелая технология, улучшения работы Li+ аккумуляторов продолжаются. В этом примечании по применению описаны некоторые из этих улучшений. В нем также представлены различные схемы управления зарядкой, обеспечивающие правильную зарядку элементов с использованием подходов постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV).
Введение
Недавние достижения в области нанотехнологий позволили улучшить удельную мощность и скорость заряда/разряда литий-ионных (Li+) элементов. Эти новые возможности позволяют использовать приложения, требующие высокой плотности мощности и высокой скорости заряда/разряда. Эти требования, конечно, в дополнение к традиционным емкостям батарей, используемым в портативных развлекательных и портативных вычислительных приложениях. Аккумуляторы высокой мощности идеально подходят для использования в электроинструментах и других устройствах, приводящих в движение двигатель; они обеспечивают преимущества Li+ плюс возможности NiCd, а также низкое воздействие на окружающую среду (большинство типов подходят для утилизации в обычном потоке мусора).
Поскольку технология делает доступными устройства концентрированной энергии (высокая плотность энергии), способные к быстрой доставке (высокая скорость разряда и высокая плотность мощности), возникают проблемы безопасности.
В качестве ориентира: типичный литий-ионный аккумулятор емкостью 2 ампер-часа (Ач) с 4 ячейками сохраняет уровень энергии около 100 кДж, в то время как ручная граната (150 г тротила) имеет 600 кДж. Возможность получения травм и/или материального ущерба очевидна, если такое количество энергии высвобождается неконтролируемым образом.
Безопасность батареи имеет несколько аспектов. В первую очередь необходимо предотвратить травмы или материальный ущерб. Также необходимо защитить оборудование, которое питается от батареи. Сама батарея должна быть защищена, так как это довольно дорогая часть системы, и ее замена в случае выхода из строя может быть проблематичной или сложной. Механическое, электрическое и химическое проектирование и производство литий-ионных аккумуляторов — это зрелая технология, вопросы безопасности которой понятны. В недавних случаях, когда сбои Li+ аккумуляторов попали в заголовки мировых СМИ, загрязнение химических компонентов, по-видимому, было основной причиной сбоев.
Из-за некоторых соображений безопасности поставщики аккумуляторов не продают одноэлементные Li+ аккумуляторы потребителям и даже большинству OEM-производителей (за исключением производителей аккумуляторных батарей). Вместо этого поставщики аккумуляторов предлагают многоэлементные аккумуляторные блоки в качестве OEM-продуктов или потребительских товаров. Эти блоки объединяют элементы Li+ со сложной защитной электроникой. Не рекомендуется заряжать одиночные, случайно выбранные элементы в последовательном или параллельном сочетании без защиты в виде упаковки.
Характеристики имеющихся в продаже аккумуляторов Li+
Таблицы 1 и 2 суммируют важные характеристики ряда литий-ионных аккумуляторов, доступных для массовых потребительских приложений. Первым типом батареи в каждой таблице является промежуточный углеродный катод 18650 , анод из смешанного оксида лития и кобальта , элемент с гелевым электролитом (диаметр 18 мм, длина 65 мм), один из самых популярных типов для приложений портативной электроники.
Устройство, изготовленное Sony ® , используется здесь в качестве репрезентативного эталона для сравнения с более новыми типами, представленными ниже. Ячейка 18650 обеспечивает ожидаемый срок службы не менее 500 циклов заряда/разряда. Он сохраняет емкость 80% от номинального значения, когда новый (20% снижение емкости). Емкость ячейки составляет от 0,5 Ач до 2 Ач.
| Тип батареи | Диапазон температур (°C) | Максимальные скорости (ток в единицах C относительно емкости) | Максимальные скорости (ток в единицах C относительно емкости) | Срок службы при остаточной емкости 80% | ||||||
| Хранение | Разряд | Плата | Разрядка | Плата | Номинальный (Плато) | Максимальный заряд (допуск ±1%) | Отсечка нагнетания | Не заряжать | ||
Sony & Others (стандарт портативной электроники) US18650G4 2 Ач (ном. ), диам. × длина 65 мм | от -20 до +45 | от -20 до +60 | от 0 до +45 | 2 | 1 | 3,6 | 4,2 | 3 | < 2,5 | 500 |
| A123 Systems ANR26650M1 2,3 Ач (ном.), диам. × длина 65 мм | от -50 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 | 30 52 пиковый, импульсный. | 4 | 3,3 | 3,3 | 2 | – | > 700 |
| Valence ® Technology Saphion ® IFR18650p 1,1 Ач (ном.), диам. × длина 65 мм | от -40 до +50 | от 0 до +45 | 18 27 пиковый, импульсный. | 0,5 | 3,2 | 3,65 | 2 | ∇ | > 600 | |
| Тип батареи | Плотность энергии | Плотность мощности | Внутреннее сопротивление постоянному току (мОм) | ||
| Объемный (Втч/л) | Гравиметрический (Втч/кг) | Объемный (Втч/л) | Гравиметрический (Втч/кг) | ||
| Sony & Others (стандарт портативной электроники) US18650G4 2 Ач (ном.), диаметр 18 мм × длина 65 мм | 395 | 153 | 832 | 323 | 120 |
A123 Systems ANR26650M1 2,3 Ач (ном. ), диаметр 26 мм × длина 65 мм | 200 | 103 | 5800 | 3000 | 20 |
| Valence Technology Saphion IFR18650p 1,1 Ач (ном), диаметр 18 мм × длина 65 мм | 200 | 90 | 4400 | 2000 | 40 |
Максимальная скорость заряда и разряда определяется максимальным током заряда и разряда по отношению к емкости батареи, выраженной в единицах C. Термин «скорость» используется, поскольку ток является производной электрического заряда по времени. Использование тарифов вместо значений постоянного тока позволяет масштабировать характеристики по емкости при сравнении различных технологий батарей или батарей разных размеров для одной и той же технологии. Например, батарея, подверженная скорости разряда 1C, номинально переходит от полного заряда к разряду за один час.
Превышение температурных пределов литий-ионных аккумуляторов приводит к серьезной потере (снижению) способности аккумулятора удерживать заряд (емкости). Выцветание будет увеличиваться со временем, в течение которого температура батареи остается за пределами указанного диапазона температур. Батарея будет еще более неблагоприятно затронута, если она будет разряжена или заряжена в этих условиях.
Значительное превышение скоростей заряда/разряда приведет к размыканию цепи электронной последовательной защиты в аккумуляторных батареях, вызванной перегрузкой по току (кратковременно, сильно по току) или датчиками перегрева (долговременно). Некоторые из этих мер безопасности могут необратимо вывести аккумулятор из строя. Менее серьезные нарушения приведут к снижению производительности аккумулятора и ожидаемого срока службы.
Максимальное напряжение заряда — это точка напряжения с жесткими допусками, при которой процесс заряда литий-ионной батареи должен переключаться с постоянного тока (CC) на постоянное напряжение (CV).
Спецификация не зависит от температуры. Окончательный заряд очень чувствителен к небольшим изменениям этого напряжения, как видно из рисунка 1. Превышение предела зарядного напряжения оказывает необратимое пагубное влияние на способность аккумулятора сохранять заряд. Сочетание обоих факторов налагает жесткие допуски на предельное напряжение заряда.
Рис. 1. Характеристики заряда элемента Sony US18650G4 Li+ показывают, как батарея заряжается с течением времени и переключается с режима зарядки постоянным током на режим зарядки постоянным напряжением. Источник: Sony Corp.
Для современной батареи Li+ типа Sony (другие типы см. в таблицах 1 и 2), если напряжение между клеммами достигает 4,45 В, срок службы батареи сокращается.
Предельное напряжение зарядки (4,2 В для аккумуляторов портативной электроники) — это значение, при котором новый аккумулятор заряжается на 100 % от номинальной емкости. Если в процессе заряда переключение с CC на CV происходит при более низком напряжении, чем номинальный предел напряжения заряда, зарядный ток будет быстро снижаться, а не следовать кривой на рисунке 1.
Окончательный накопленный заряд будет значительно меньше. более 100 % от номинальной мощности.
Нарушение спецификации минимального напряжения отключения разряда имеет различные последствия. Если батарея разряжается ниже этого значения, внутри сосуда создается химический дисбаланс. Если в этот момент электрохимическое состояние батареи нарушено (т. е. предпринята попытка зарядки с максимальной скоростью), может произойти внезапная аномальная химическая реакция, которая уничтожит батарею с полной потерей способности удерживать заряд. Все системы, разработанные для Li+ аккумуляторов в качестве источника питания, должны включать выключатель UVLO (блокировка при пониженном напряжении) для предотвращения переразряда, а также схемы для предотвращения сильноточной зарядки глубоко разряженных элементов.
Методы зарядки Li+ аккумуляторов
За исключением метода источника напряжения/резистора, используемого исключительно для Li+ аккумуляторов очень малой емкости (несколько мАч), CCCV (постоянный ток, постоянное напряжение) является единственным общепринятым методом зарядки Li+.
Постоянный ток, равный или меньший максимальной скорости заряда, подается на заряжаемую батарею до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное напряжение заряда. В этот момент режим работы зарядного устройства переключается на постоянное выходное напряжение, которое поддерживается на клеммах аккумулятора до тех пор, пока не будет удовлетворен критерий прекращения заряда.
Ни одна из сложных схем импульсного заряда, иногда используемых с другими аккумуляторными технологиями (такими как NiCd), не сокращает время полной зарядки, не увеличивает срок службы аккумулятора или кулонометрическую эффективность Li+. В большинстве случаев такие схемы оплаты имеют пагубные последствия. Капельный заряд, практика принудительной подачи небольшого тока после зарядки через батарею, чтобы поддерживать ее в состоянии полного заряда, не является необходимой и также не рекомендуется для литий-ионных аккумуляторов.
График на рис. 1 также показывает поведение тока, напряжения и запасенной емкости по мере прохождения процесса заряда в элементе Sony типа, описанного в таблицах 1 и 2.
Обратите внимание на переключение с CC на CV и пропорции заряд, приобретаемый аккумулятором в каждой фазе.
Нормальное прекращение зарядки происходит, когда батарея полностью заряжена. Популярный критерий для определения полного заряда состоит в том, что батарея Li+ полностью заряжена, когда достигнуто максимальное зарядное напряжение (тем самым изменяя режим заряда на CV), и когда падающее значение зарядного тока (происходит после перехода на CV) ниже определенной доли (обычно от 1/30 до 1/10) максимальной скорости заряда батареи. В другом подходе с завершением используется тайм-аут, останавливающий зарядку после того, как зарядное устройство находится в режиме постоянного напряжения в течение двух часов. Иногда также не используется действие завершения. В этом последнем методе батарея остается подключенной к зарядному устройству в режиме постоянного напряжения на неопределенный срок; говорят, что он «плавающий», потому что ток не циркулирует, если прошедшее время достаточно велико.
Существует некоторое снижение емкости, связанное с длительным плаванием, но оно обратимо в первом цикле зарядки.
Когда какой-либо из параметров батареи выходит за пределы допустимого диапазона во время зарядки, схемы защиты зарядного устройства или аккумулятора могут выполнить «ненормальное завершение» процесса зарядки. Кроме того, зарядные устройства высокого класса завершат зарядку по тайм-ауту, если какой-либо из ожидаемых переходов состояний (CC → CV или CV → завершение) не произойдет в течение предварительно запрограммированного периода времени.
Зарядное устройство для Li+ аккумуляторов
Зарядные устройства для Li+ аккумуляторов бывают самых разных типов и технологий, в зависимости от характеристик конкретного типа аккумулятора, количества элементов в упаковке, типа доступного источника энергии и характера применения. Во всех случаях зарядное устройство представляет собой источник питания CCCV, работающий только в одном квадранте (зарядное устройство не должно потреблять ток от батареи ни при каких обстоятельствах, с питанием или без питания и т.
д.), с высокой точностью (лучше ± 1%) CV. выход.
Эффективность блока питания зарядного устройства определяет его размер (объем и поверхность платы), а источник энергии влияет на топологию блока питания. Решения между различными технологиями электропитания (импульсные, линейные) могут приниматься с учетом необходимости рассеивания тепла, размера, ограничений электромагнитных помех и т. д. Ключевым компонентом является контроллер заряда, интегральная схема во всех случаях, которая включает питание CCCV. поставка, эталон точности и как минимум конечный автомат.
Более сложные зарядные устройства включают в себя несколько функций. Примеры: «квалификация батареи», при которой обнаруживается короткое замыкание, размыкание, перекрытие или нормальное состояние; определение температуры батареи; функция «предварительной квалификации», при которой к аккумулятору подается слабый ток до тех пор, пока не будет превышен уровень напряжения холостого хода; и тайм-ауты для всех состояний зарядного устройства.
Примеры конструкции
На этом этапе стоит рассмотреть несколько примеров практичных конструкций зарядных устройств Li+, от очень простого маломощного устройства до более совершенных типов с более разнообразными возможностями. Выбранные примеры относятся к разряду «автономных». Для управления зарядкой не требуется отдельный интеллект или управление хостом.
Общей характеристикой этих примеров является ранее описанный алгоритм заряда CCCV с одинаковой точной частью CV, определяющей максимальное напряжение заряда, и средней точностью управления зарядом CC для всех. Поскольку поставщик чипа гарантирует точность CV, нет необходимости во внешних дорогостоящих прецизионных компонентах. Во всех случаях как функция СС, так и функция CV регулируются во всем диапазоне входного напряжения.
Различия между примерами состоят в следующем:
- Электрический КПД (его определяют технология и топология, используемые в выбранной ИС)
- Диапазон (количество) ячеек, которые можно настроить для работы с зарядным устройством
- Максимальный ток, на который деталь может быть установлена в функции CC
- Количество и тип функций защиты и автоматики
- Диапазон входного напряжения
Количество элементов и максимальный ток для этих зарядных устройств являются конструктивными переменными, но жестко запрограммированы в производстве.
Линейные зарядные устройства физически больше, так как их более низкая эффективность генерирует больше тепла и, следовательно, необходимость в радиаторе для отвода тепла от микросхемы регулятора. Однако электрическая схема проще, чем у зарядных устройств, основанных на технологии переключения. Тем не менее, импульсные зарядные устройства обеспечивают более высокую эффективность преобразования и имеют меньшие размеры, поскольку рассеивают меньше тепла.
Простая линейная система зарядки на базе MAX1508 требует всего несколько дополнительных компонентов (рис. 2). Он может подавать до 0,5 А для зарядки одной ячейки. Самоадаптирующаяся схема мощности/температуры позволяет ему работать с широким диапазоном входного напряжения и источников питания. Для зарядки нескольких ячеек регулятор типа «переключатель» с одним переключателем, MAX1873, может управлять от двух до четырех ячеек, обеспечивая от 4 до 10 А (рис. 3). Схема также обеспечивает аналоговое считывание напряжения тока, которым заряжается батарея.
Рис. 2. MAX1508 — автономное линейное зарядное устройство с постоянным током и постоянным напряжением (CCCV) с термической регулировкой для одноэлементной литий-ионной (Li+) батареи.
Рис. 3. MAX1873 — простое зарядное устройство Li+ с импульсным режимом и встроенной петлей ограничения входного тока.
Зарядное устройство на базе MAX1737, предлагающее еще больше системных функций, может заряжать от одной до четырех литий-ионных батарей (рис. 4). Ядро питания представляет собой высокочастотный источник питания, благодаря которому размеры зарядного устройства очень малы. В MAX1737 используются два внешних силовых ключа (силовой ключ верхнего плеча и синхронный выпрямитель) для достижения более высокой эффективности и, таким образом, дальнейшего снижения выделяемого тепла. Устройство может контролировать температуру батареи, имеет настраиваемые тайм-ауты для всех функций и может управлять светодиодами, которые обеспечивают индикацию точки цикла (полный заряд, быстрый заряд, неисправность).