Можно ли заряжать аккумулятор не снимая клемм и не доставая из автомобиля
На первый взгляд может показаться, что нет ничего особенного в снятии узла, нуждающегося в обслуживании. При демонтаже его попросту придется переместить к месту зарядного приспособления и подключиться к нему. По истечению нескольких часов АКБ возвращается на прежнее место под капот. Специалисты утверждают, что можно зарядить аккумулятор не снимая клеммы. Это нужно в случае, когда при отключении минуса с плюсом происходят нежелательные действия:
- на запоминающем приборе полностью стирается память;
- аудиосистема штатного и дополнительного типа подвергается блокировке;
- происходит сброс настроек бортового приспособления, которое управляет климатическим оснащением;
- акустику придется перенастраивать.
Основная причина, по которой захочется заряжать аккумулятор, не снимая клемм, заключается в том, что придется проводить восстановительные процедуры с внесением всех настроек в память.
Системы будут нуждаться после обнуления в адаптации с учетом индивидуальных потребностей и предпочтений.
В каждом отдельном автомобиле электроника ведет себя индивидуально после отключения источника питания. Последствия в таком случае предугадать очень сложно.
Быть или не быть…
Итак, однозначно не удалось выяснить, можно ли заряжать АКБ не снимая клеммы. Да, процедура допустима, но при использовании дополнительного аккумулятора, рассчитанного на 12 Вольт. Процедура представлена такими этапами:
- подготавливается батарея, демонстрирующая отменный заряд;
- через провода осуществляется параллельное запитывание к штатной АКБ;
- после этого отсоединяется главная зарядка;
- одновременно с тем бортовые потребители продолжают питаться, но уже от вспомогательного приспособления.
Процедура проста и понятна. Но загвоздка заключается в том, что у многих автовладельцев отсутствует в наличии запасная батарея.
Не стоит забывать, что при использовании внешнего агрегата без отключения АКБ может увеличиваться допустимый предел по напряжению в электросети, присутствующей на борту.
Если рассматривать современные машины, в них обычно скачки рассчитаны максимум на 15,7 В. Такой показатель ниже от параметров, характеризующих внешние зарядки. Рекомендуется использовать тестер и зафиксировать предельные значения на зарядке.
В случае, если авто оснащено старой кальциевой батареей, ее восстановление возможно только при подаче напряжения до 17 В. Здесь и кроется ответ на интересующий вопрос о том, можно ли заряжать аккумулятор не снимая клеммы. Лучше осуществить демонтаж агрегат, т.к. существует большой риск повреждения электроники с максимальным пределом в 14,5 В.
Современные кальциевые аналоги не так страшны. В них проблема разрешается за счет использования деталей, соответствующих сплавов, понижающих передающееся напряжение до допустимых безопасных параметров.
Распространенные ситуации
Невозможно однозначно ответить, можно ли зарядить АКБ не снимая клеммы или нет.
Нужно детальнее рассматривать случаи из практики.
В случае с карбюраторным двигателем особо остро не возникает вопрос относительно демонтажа рабочих клемм. Так, в отечественных машинах электроника, задействованная в генераторной цепи, остается практически одинаковой. При подключении внешней зарядки не наступает негативное действие. В карбюраторных импортных ТС с наличием электронного контроллера следует выполнять манипуляции, аналогичные инжекторным машинам.
Иначе обстоит ситуация, когда инжектор рассчитан на подзарядку функционирующей батареи. Моторы подобного типа отличаются распределенным впрыском. Они оснащены микропроцессорным блоком, контролирующим посредством датчиков поступление топливовоздушного состава. Генератор оснащен регулятором напряжения, точно настраивающим питание в цепи бортового типа. Что касается контроллера, он обладает защитными решениями, предотвращает прохождение питания с существенным напряжением.
Однако специалисты не советуют рассчитывать на работу предохранителей.
Напряжение может резко увеличиться и вопрос о том, можно заряжать аккумулятор не снимая клеммы или нет, скорее всего, получит ответ «нет». В случае с инжекторами АКБ следует демонтировать, осуществлять зарядку за пределами машины. Но в некоторых руководствах и инструкциях производителя содержится информация, указывающая на обратные ситуации. При их наступлении не рекомендуется изымать батарею из авто.
Стоит рассмотреть и такой вариант, когда зарядка проводится при включенном двигателе. В работу включается генератор с непрерывной подпиткой и зарядкой АКБ. При включении еще и дополнительного напряжения через альтернативное устройство часто повреждаются детали в генераторе. Да, блок по управлению останется целым, но подача заряда на АКБ при включенном моторе недопустима.
Разбираясь, как заряжать аккумулятор, не снимая с автомобиля, стало понятно, что такая возможность существует. Но при определенных обстоятельствах подобная мера необходима и важна. В противном случае с большой вероятностью наступают серьезные последствия, на фоне которых сбитые настройки окажутся пустяками.
как ведёт себя батарея в мороз
Позисторный нагреватель тяговой батареи в электромобиле не может быть просто дополнительной опцией, например, в «зимнем пакете». Конструкция с обогревом позволяет правильно заряжать аккумулятор в морозы. Но зачем его вообще устанавливать в странах, где не бывает зимы?
Узнайте, как устроена система подогрева аккумулятора электромобиля.
Предлагаем научное понимание, зачем во всех странах оснащать электротранспорт дополнительными мерами повышения температуры в тяговой батарее.
Всегда есть риск температуры «ниже нуля»
В электромобилях устанавливается комплексная система подогрева батареи. Она включает в себя помимо классического контура системы охлаждения (и, соответственно, нагрева) ещё электрический нагреватель PTC-типа. В зависимости от инженерной мысли автоконцерна, тепловые трубки проходят между модулями с ячейками или даже между самими ячейками.
Инженеры принимают к вниманию тот факт, что в большинстве стран мира хотя бы иногда наблюдаются отрицательные температуры воздуха. Автопроизводители закладывают в проектирование любые риски в эксплуатации в отношении литий-ионных аккумуляторов. Они, как известно, весьма небезопасны. Не зря, например, их запрещено перевозить авиатранспортом.
Возьмём для примера Испанию. Средиземноморская страна считается одним из самых жарких мест Европы. Там вообще не используется центральное отопление [источник].
В среднем температура от региона к региону Испании колеблется между +10°C зимой и +40°C в тени летом [исследование]. Казалось бы, автоконцернам можно расслабиться, сэкономить на обогреве и продавать в жаркой Испании электромобили более выгодно, чем в холодной Норвегии? Лишняя переплата денег!
Но вот внезапно в 2021-м году в Испании был зафиксирован рекордный мороз -35,8°C [источник]. Что плохого может случиться, если попытаться зарядить электромобиль «морозным испанским утром»?
Зарядка аккумулятора электромобиля в мороз без обогрева
Как только аккумулятор электромобиля охладится до отрицательной температуры (то есть сам замёрзнет ниже 0°C), то зарядка не получится. Это, кстати говоря, указывается и производителями — они прописывают подробные инструкции на такой случай.
Разряжать (эксплуатировать) переохлаждённый Li-Ion-аккумулятор электромобиля можно, но заряжать нельзя.
Производители именно на этот случай и предусмотрели обогрев тягового аккумулятора, чтобы даже в сильный мороз вы смогли зарядить электромобиль и поехать по своим делам. Главное, чтобы его внутренняя температура была выше 0°C к моменту начала зарядки.
То есть на улице глубокий минус (хоть -40°C), но машина прогрета, электролит внутри ячеек теплее 0°C. В этом случае всё получится на электрозаправке.
Что плохого случится, если попытаться зарядить замёрзший аккумулятор электромобиля?
Благодаря изученным свойствам и особенностям технологии Li-Ion мы можем хорошо представлять, какие последствия произойдут при попытке зарядить тяговый литиевый аккумулятор электромобиля без системы подогрева.
Предположим, что его температура ниже 0°C.
1. Растёт внутреннее сопротивление
Батарея будет берёт всё меньше заряда из-за возрастания внутреннего сопротивления.
2. Чем ниже температура, тем выше сопротивление
Аккумулятору всё сложнее брать заряд с дальнейшим охлаждением (зарядное устройство снизит ток заряда в 64 раза при температуре аккумулятора -40°C).
3. Замерзающая ячейка стремится к разрядке
Из физики процесса сопротивление перезарядки становится доминирующим, зарядить ячейку становится всё сложнее вплоть до полного отказа заряжаться.
4. Возрастает риск короткого замыкания
В сильный мороз соли лития в органическом растворителе образуют густую смесь, в которой могут кристаллизоваться частицы воды и повредить сепаратор, что «коротнёт» самую слабую ячейку и выведет из строя (то есть отключит) целый балансный блок [про защиту].
5. Повышается износ, уменьшается дальность пробега
Даже если короткого замыкания не произойдёт, то возникает масса рисков быстрого износа дорогостоящей батареи:
- — перезаряд при нагреве в дальнейшем;
- — образования ион-проводящего слоя на электродах с быстрой деградацией характеристик ячейки [подробнее];
- — снижается безопасность дальнейшего использования;
- — уменьшается дальность пробега на одной зарядке.
Зарядка аккумулятора электромобиля при правильном подходе должна выполняться при температуре выше +10°C. Зарядка электромобиля в мороз — вынужденная мера, на которую идут автопроизводители из-за ограничений литий-ионной технологии. И чтобы свести все риски и негативные последствия к минимуму, тяговые батареи оснащаются обогревателями.
Вы можете возразить, что в смартфонах нет никаких обогревателей, и они нормально заряжаются — и будете правы.
Проектировщики смартфонов обходятся без функций подогрева. Это дорого в отношении стоимости всего продукта и занимает слишком много места внутри и без того тесного корпуса. Да и бессмысленно подогревать смартфон — в обычной ситуации пользователь будет заряжать мобильное устройство в помещении, но никак не на улице в мороз.
Ещё про электромобили
Поделитесь своим опытом зарядки и эксплуатации Nissan Leaf, JAC iEV7s, Tesla или других подобных представителей электротранспорта в России в комментарии ниже или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Внутри аккумуляторной батареи | Tech
Механизм сброса
Разрядка берет электричество с аккумулятора. Электрохимические реакции происходят в первичных или перезаряжаемых батареях, и в результате этих реакций испускаются электроны. Мы объясним, как электричество вырабатывается в результате электрохимической реакции в батарее.
В аккумуляторе есть положительный и отрицательный электроды. Отрицательный электрод испускает электроны в результате реакции окисления, вызванной связыванием с кислородом. С другой стороны, реакция восстановления происходит за счет поглощения электронов на положительном электроде.
Другими словами, избыточные электроны, образующиеся на отрицательном электроде, движутся, чтобы компенсировать отсутствующие электроны за счет реакции восстановления, которая происходит на положительном электроде.
Окислительно-восстановительная реакция, протекающая на каждом электроде, различается в зависимости от материала электрода и раствора электролита. Эти химические реакции продолжаются до тех пор, пока не останется вещества, необходимого для реакции. Другими словами, батарея может продолжать генерировать электричество до полной разрядки.
Механизм заряда
С другой стороны, зарядка посылает электроэнергию в аккумуляторные батареи для повторного использования. В полностью разряженном аккумуляторе вещества в аккумуляторе поддерживают химическое равновесие без какой-либо электрохимической реакции. Однако можно вернуться в состояние до разряда, вызвав химическую реакцию, которая извлекает электричество из положительного электрода и отдает электроны отрицательному электроду.
Реакция окисления происходит на положительном электроде, а реакция восстановления происходит на отрицательном электроде при разряде. Электроны, отправленные из внешнего источника питания, вызывают обратную электрохимическую реакцию в аккумуляторной батарее. С другой стороны, первичные батареи нельзя заряжать. Поскольку химическая реакция необратима или стоимость зарядки высока, даже если это обратимая реакция, он одноразовый.
Химическая реакция и электрические характеристики во время заряда и разряда
Теперь приведем примеры химических реакций при заряде/разряде и электрические характеристики различных аккумуляторов с точки зрения «электрохимии».
Сначала мы объясним химическую реакцию внутри аккумуляторной батареи на примере NiMH (никель-металлогидридной батареи). Соединение никелевой кислоты используется для положительного электрода, а сплав для хранения водорода используется для отрицательного электрода в NiMH. Во время зарядки молекулы воды генерируются из ионов гидроксида на положительном электроде.
Во время разрядки из молекул воды на положительном электроде образуются гидроксид-ионы, которые перемещаются от положительного электрода к отрицательному в электролите. Ионы гидроксида, перенесенные на отрицательный электрод, получают ионы водорода из сплава-аккумулятора водорода и возвращаются к молекулам воды. Формула химической реакции выглядит следующим образом.
Если эту реакцию записать в формуле электрохимического равновесия, то она будет выглядеть следующим образом.
Вторая строка описывает стандартный электродный потенциал E 0 по электрохимической реакции. Электрические характеристики батареи можно описать стандартным электродным потенциалом, который теоретически может выдать потенциал.
Электричество вырабатывается в результате химической реакции в батарее. Количество подаваемой электроэнергии зависит от типа батареи. Подобно тому, как атомы и молекулы обладают индивидуальностью, энергия генерируемых электронов также различается в зависимости от электрохимической реакции.
Теоретическая электродвижущая сила определяется разностью электрических потенциалов, создаваемых комбинацией материалов положительного и отрицательного электродов. Это стандартный электродный потенциал. Затем энергия электронов, генерируемых на каждом полюсе, определяется потенциалом, измеренным от SHE (стандартного водородного электрода). «по сравнению с SHE» означает «стандарт SHE».
Например, в случае ионно-литиевой аккумуляторной батареи, если вы используете кобальтит лития (LiCoO 2 ) для положительного электрода и углерод для отрицательного электрода для извлечения электронов из Li, разность электрических потенциалов с СВЭ составляет +0,87 В для положительного электрода и -2,83 для отрицательного электрода.
Стандартный электродный потенциал составляет 0,87 — (-2,83) = 3,7 В относительно СВЭ.
Аналогично, 1,32 В относительно SHE для NiCd (никель-кадмиевых) аккумуляторов и 1,55 В относительно SHE для NiMH аккумуляторов. Однако ЭДС NiCd и NiMH аккумуляторов составляет около 1,2 В, что немного ниже теоретических значений.
В случае свинцовых аккумуляторных батарей, которые часто используются в автомобильных батареях, диоксид свинца (PbO
Стандартные электродные потенциалы каждой батареи приведены в таблице 1.
Ну, что нам улучшить электродвижущую силу? Для литий-ионных аккумуляторов потенциал, при котором Li испускает электроны, составляет примерно -3,0 В по сравнению с SHE, поэтому он почти достиг теоретического предела.
Поэтому нет другого выхода, кроме как поднять потенциал в положительную сторону. В качестве другого варианта мы рассматриваем одну батарею как единицу, называемую «ячейкой». Напряжение можно увеличить, соединив несколько ячеек последовательно. Например, в случае свинцовой аккумуляторной батареи одна ячейка имеет напряжение 2 В, поэтому в случае автомобильной батареи 12 В шесть ячеек соединены последовательно. То же самое делается с ноутбуком. Например, ЭДС реализуется путем последовательного соединения трех литий-ионных аккумуляторов в случае привода на 10,8 В.
Наконец, я объясню эффект памяти. Эффект памяти вызывает падение напряжения батареи в случае NiCd и NiMH батарей, если батарею перезарядить до полной разрядки. Это называется эффектом памяти, потому что он основан на эффекте предыдущей ситуации разряда. Если заряжать до полной разрядки, напряжение, необходимое для работы, не может быть получено в случае оборудования, требующего высокого напряжения, такого как цифровая камера.
Известно, что он восстанавливается после полной разрядки, но мы не уверены, почему существуют эффекты памяти.
С другой стороны, литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти и подходят для многократного использования. Однако как для положительного, так и для отрицательного электродов происходит реакция интеркаляции, при которой Li+ входит и выходит из зазора материала конструкции электрода. Это заставляет материал электрода немного расширяться и сжиматься из-за заряда и разряда. Но он более стабилен, чем другие батареи.
Структура батареи редко нарушается реакцией интеркаляции. Однако используемый материал разрушается и расширяется из-за осаждения металлического лития, поскольку перезарядка или разрядка повторяются. Это приводит к тому, что аккумулятор смартфона, в котором используется литий-ионный аккумулятор, расширяется и иногда воспламеняется или взрывается.
Связанные технические статьи
- Типы и характеристики батарей (базовые знания)
- Типы батарей и характеристики контроля заряда
- Электрические двухслойные конденсаторы оптимальны для выравнивания мощности
- Источник питания и напряжение электродвигателя электромобиля — сегмент аккумуляторной промышленности набирает обороты! —
- Что такое топливный элемент? (Базовые знания)
Рекомендуемые продукты
Matsusada Precision тестеры цикла батареи, источники питания постоянного тока и двунаправленные источники питания (регенеративные источники питания) используются в оценочных испытаниях и производственных линиях для электрических батарей, таких как литий-ионные батареи и конденсаторы.
Моделирование поведения батареи – Rotoye
Батарея исторически определяется как набор из нескольких элементов, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, но обычно расширяется за счет включения отдельных элементов, таких как батареи AA, AAA или C. . Эти системы производят энергию посредством ряда химических реакций, которые в перезаряжаемых батареях можно обратить вспять, пропуская энергию через элементы. Максимальное количество энергии, которое может выдать аккумулятор, это его емкость, или Ач рейтинг. Этот рейтинг показывает, как долго в час ( ч ) батарея может поддерживать определенный ток в амперах ( А ). Обратите внимание, что если вы удвоите ток, батарея может не поддерживать его вдвое дольше по причинам, которые мы рассмотрим ниже.
Напряжение многоэлементных аккумуляторов зависит от количества элементов и их остаточной емкости, что технически называется Состоянием заряда (SOC) .
Вы можете выбрать химический состав батареи и увидеть диапазон напряжения для определенного количества ячеек. Напряжение изменяется от синей точки при полной зарядке (100% SOC) до красной точки при 0% SOC.
Некоторые системы разряжают батареи при постоянном токе (например, нагреватель), а некоторые разряжают от батареи при постоянной мощности. Например, дрону требуется постоянная мощность для зависания, поэтому они обычно увеличивают потребляемый ток по мере разрядки батареи. Это связано с тем, что
Мощность = Напряжение • Ток
и ток должны увеличиваться, чтобы обеспечить ту же выходную мощность, что и батарея. Введите мощность вашей системы ниже и посмотрите изменение тока от 100% SOC (синяя точка) до 0% SOC (красная точка).
Но у большинства аккумуляторов больше странностей с напряжением. Ниже приведены ток и напряжение батареи при ее разрядке от 100% до 0% SOC. Обратите внимание, как напряжение скачет вверх и вниз, когда ток прекращается и начинается.
Это затрудняет считывание напряжения батареи и определение ее SOC, если только она некоторое время не отдыхала (без нагрузки).
Такое поведение связано с тем, что батарею можно смоделировать как набор конденсаторов и резисторов. Большую часть поведения батареи можно предсказать, используя упрощенную (да, согласитесь, непростую) модель батареи:
(Источник)
где V OC — потенциальная энергия, удерживаемая батареей, R O — внутреннее сопротивление батареи, V L — напряжение нагрузки или выходное напряжение, I L — ток нагрузки, а системы ST и LT описывают краткосрочное и долгосрочное сопротивление и емкость батареи из-за электромагнитных и электрохимических эффектов соответственно. Это внутреннее сопротивление и емкость вызывают колебания напряжения в течение периодов использования и неиспользования. В L — единственное напряжение, которое можно измерить напрямую от аккумулятора.