Baterie: jaké napětí nabíjet a jak to udělat

Autonomní napájecí zdroje – dobíjecí baterie – jsou v moderních technologiích vnímány jako nedílná součást téměř každého projektu. Pro automobilovou techniku ​​je také akumulátor konstrukční částí, bez které je plnohodnotný provoz vozidla nemyslitelný. Obecná užitečnost baterií je zřejmá. Technologicky ale tato zařízení stále nejsou úplně dokonalá. Jasnou nedokonalostí je například časté dobíjení baterií. Samozřejmě je otázkou, jakým napětím baterii nabíjet, aby se snížila frekvence nabíjení a po dlouhou dobu zachovaly všechny její pracovní vlastnosti?

Důkladné pochopení složitosti procesů nabíjení / vybíjení olověných baterií (automobily) pomůže určit základní parametry baterií:

• kapacita,
• koncentrace elektrolytu,
• síla vybíjecího proudu,
• teplota elektrolytu,
• samovybíjecí efekt.

Pod kapacitou baterie akumulátorů je přijímána elektřina, kterou vydává každá jednotlivá baterie v procesu jejího vybíjení. Typicky je hodnota kapacity vyjádřena v ampérhodinách (A / h).

Na pouzdru akumulátoru do auta je uvedena nejen jmenovitá kapacita, ale i startovací proud při startování auta na studený. Příklad značení - baterie vyráběná závodem Tyumen

Za jmenovitý parametr je považována vybíjecí kapacita baterie, uvedená na technickém štítku výrobcem. Kromě tohoto údaje je pro provoz významný i parametr kapacity nabíjení. Požadovaná hodnota poplatku se vypočítá podle vzorce:

Sz = Iz * Tz

kde: Ic - nabíjecí proud; Tz - doba nabíjení.

Údaj udávající vybíjecí kapacitu baterie přímo souvisí s dalšími technologickými a konstrukčními parametry a závisí na provozních podmínkách. Z konstrukčních a technologických vlastností baterie je vybíjecí kapacita ovlivněna:

• aktivní hmota,
• použitý elektrolyt,
• tloušťka elektrod,
• geometrické rozměry elektrod.

Z technologických parametrů je pro kapacitu baterie významný také stupeň poréznosti aktivních materiálů a receptura na jejich přípravu.

Vnitřní struktura olověné autobaterie, která obsahuje tzv. aktivní materiály - desky negativních a pozitivních polí a další součásti

Stranou nezůstávají ani provozní faktory. Jak ukazuje praxe, síla vybíjecího proudu spárovaného s elektrolytem je také schopna ovlivnit parametr kapacity baterie.

Vliv koncentrace elektrolytu

Nadměrná koncentrace elektrolytu zkracuje životnost baterie. Provozní podmínky baterie s vysokou koncentrací elektrolytu vedou k zesílení reakce, což má za následek vznik koroze na kladné elektrodě baterie.

Proto je důležité optimalizovat hodnotu s ohledem na podmínky, ve kterých je baterie používána a požadavky výrobce na takové podmínky.

Optimalizace koncentrace elektrolytu baterie je považována za jeden z důležitých bodů provozu zařízení. Monitorování úrovně koncentrace je nezbytné

Například pro podmínky s mírným klimatem je doporučená hladina koncentrace elektrolytu pro většinu autobaterií upravena na hustotu 1,25 – 1,28 g/cm2.

A když je provoz zařízení relevantní ve vztahu k horkému klimatu, měla by koncentrace elektrolytu odpovídat hustotě 1,22 - 1,24 g / cm2.

Baterie - vybíjecí proud

Je logické podmíněně rozdělit proces vybíjení baterie do dvou režimů:

1. Dlouho.
2. Krátký.

První událost je charakterizována výbojem při nízkých proudech po relativně dlouhou dobu (od 5 do 24 hodin).

Druhý děj (krátký výboj, výboj startéru) je naopak charakterizován velkými proudy v krátkém časovém úseku (sekundy, minuty).

Zvýšení vybíjecího proudu vyvolává snížení kapacity baterie.

Nabíječka Teletron, která se úspěšně používá pro práci s olověnými autobateriemi. Jednoduchý elektronický obvod, ale vysoká účinnost

Příklad:

K dispozici je baterie o kapacitě 55 A/h s provozním proudem na svorkách 2,75A. Za normálních podmínek prostředí (plus 25-26 °C) je kapacita baterie v rozmezí 55-60 A/h.

Pokud se baterie vybije krátkodobým proudem 255 A, což odpovídá zvýšení jmenovité kapacity 4,6krát, jmenovitá kapacita se sníží na 22 A/h. Tedy téměř dvojnásobek.

Teplota elektrolytu a samovybíjení baterie

Vybíjecí kapacita akumulátorů přirozeně klesá, klesá-li teplota elektrolytu. Pokles teploty elektrolytu má za následek zvýšení stupně viskozity kapalné složky. V důsledku toho se zvyšuje elektrický odpor účinné látky.

Odpojený od spotřebitele, zcela neaktivní, má schopnost ztratit kapacitu. Tento jev se vysvětluje chemickými reakcemi uvnitř zařízení, probíhajícími i v podmínkách úplného odpojení od zátěže.

Obě elektrody - negativní i pozitivní - spadají pod vliv redoxních reakcí. Ale ve větší míře proces samovybíjení zahrnuje elektrodu se zápornou polaritou.

Reakce je doprovázena tvorbou vodíku v plynné formě. Se zvýšením koncentrace kyseliny sírové v roztoku elektrolytu je zaznamenáno zvýšení hustoty elektrolytu z 1,27 g / cm3 na 1,32 g / cm3.

To je úměrné 40% nárůstu rychlosti samovybíjení na záporné elektrodě. Zvýšení rychlosti samovybíjení také zajišťují kovové nečistoty obsažené ve struktuře záporné polarity elektrody.

Samovybíjení autobaterie po dlouhodobém skladování. Při úplné nečinnosti, bez zátěže, baterie ztratila významnou část své kapacity

Je třeba poznamenat: jakékoli kovy přítomné v elektrolytu a dalších složkách baterií zvyšují účinek samovybíjení.

Když se tyto kovy dostanou do kontaktu s povrchem záporné elektrody, vyvolají reakci, v jejímž důsledku začíná uvolňování vodíku.

Některé z existujících nečistot hrají roli nosiče náboje od kladné elektrody k záporné. V tomto případě probíhají reakce redukce a oxidace kovových iontů (tedy opět proces samovybíjení).

Existují také případy, kdy se baterie vybije kontaminací pouzdra. Kontaminace vytváří vodivou vrstvu, která uzavírá kladnou a zápornou elektrodu

Kromě vnitřního samovybíjení není vyloučeno ani vnější samovybíjení autobaterie. Důvodem tohoto jevu může být vysoký stupeň znečištění povrchu bateriového pouzdra.

Například elektrolyt rozlitý na pouzdro, voda nebo jiné technické kapaliny. Ale v tomto případě je efekt samovybíjení snadno eliminován. Pouzdro baterie stačí pouze vyčistit a udržovat jej vždy čisté.

Nabíjení autobaterie

Vyjděme ze situace nečinnosti zařízení (ve vypnutém stavu). Jakým napětím nebo proudem nabíjet autobaterii, když je zařízení ve skladu?

V podmínkách skladování baterie je hlavním účelem nabíjení kompenzace samovybíjení. V tomto případě se nabíjení obvykle provádí nízkými proudy.

Rozsah hodnot nabití je typicky 25 až 100 mA. V tomto případě musí být nabíjecí napětí udržováno v rozsahu 2,18 - 2,25 voltů ve vztahu k jedné baterii.

Výběr podmínek nabíjení baterie

Nabíjecí proud baterie se obvykle upraví na určitou hodnotu v závislosti na nastavené době plavání.

Příprava autobaterie pro dobíjení v režimu, který je potřeba určit s ohledem na technologické vlastnosti a technické parametry při provozu baterie

Pokud se tedy předpokládá nabíjení baterie po dobu 20 hodin, za optimální parametr nabíjecího proudu se považuje hodnota rovna 0,05C (tedy 5% jmenovité kapacity baterie).

V souladu s tím se hodnoty úměrně zvýší, pokud změníte jeden z parametrů. Například při 10hodinovém nabíjení bude síla proudu již 0,1C.

Nabíjejte ve dvoustupňovém cyklu

V tomto režimu se zpočátku (první stupeň) nabíjí proudem 1,5C, dokud napětí na samostatné bance nedosáhne 2,4V.

Poté se nabíječka přepne do režimu nabíjecího proudu 0,1C a pokračuje v nabíjení až do nastavení plné kapacity po dobu 2 - 2,5 hodiny (druhý stupeň).

Nabíjecí napětí v režimu druhého stupně se pohybuje od 2,5 do 2,7 voltů pro jednu plechovku.

Režim zvýšení nabíjení

Princip nuceného nabíjení spočívá v nastavení hodnoty nabíjecího proudu na úrovni 95% jmenovité kapacity baterie - 0,95C.

Metoda je poměrně agresivní, ale umožňuje téměř úplné nabití baterie za pouhé 2,5-3 hodiny (v praxi 90%). Nabití na 100 % kapacity v nuceném režimu zabere 4 - 5 hodin.

Kontrolně-tréninkový cyklus

Praxe provozu autobaterií zaznamenává pozitivní výsledek, když je kontrolní a tréninkový cyklus aplikován na nové baterie, které ještě nebyly v provozu.

Pro tuto možnost je optimální nabíjení s parametry vypočítanými jednoduchým vzorcem:

I = 0,1 * C20;

Nabíjejte, dokud napětí na jedné bance není 2,4 V, poté se hodnota nabíjecího proudu sníží na hodnotu:

I = 0,05 * C20;

S těmito parametry proces pokračuje až do úplného nabití.

Kontrolně-tréninkový cyklus zahrnuje i nácvik vybíjení, kdy se baterie vybíjí malým proudem 0,1C na celkovou úroveň napětí 10,4V.

V tomto případě je stupeň hustoty elektrolytu udržován na úrovni 1,24 g / cm3. Po vybití se zařízení nabíjí standardním postupem.

Obecné principy nabíjení olověných akumulátorů

V praxi se používá více metod, z nichž každá má svá úskalí a je provázena různou výší finančních nákladů.

Není těžké se rozhodnout, jakým způsobem baterii nabíjet. Další otázkou je, jaký výsledek přinese aplikace té či oné metody.

Za nejdostupnější a nejjednodušší metodu se považuje nabíjení konstantním proudem při napětí 2,4 - 2,45 voltů / banka.

Proces nabíjení pokračuje, dokud aktuální hodnota nezůstane konstantní po dobu 2,5-3 hodin. Za těchto podmínek je baterie považována za plně nabitou.

Mezitím se technika kombinovaného nabíjení dočkala většího uznání mezi motoristy. V této verzi je uplatňován princip omezení počátečního proudu (0,1C) až do dosažení stanoveného napětí.

Poté proces pokračuje při konstantním napětí (2,4V). U tohoto obvodu je přípustné zvýšit počáteční nabíjecí proud na 0,3C, ale ne více.

Doporučuje se nabíjet baterie ve vyrovnávací paměti při nízkém napětí. Optimální hodnoty nabití: 2,23 - 2,27 voltů.

Hluboký výboj - sanace

Nejprve je třeba zdůraznit: obnovení nominální kapacity baterie je možné, ale za podmínky, že nedošlo k více než 2-3 hlubokým vybitím.

Nabíjení se v takových případech provádí konstantním napětím rovným 2,45 voltu na článek. Je také povoleno nabíjet (konstantním) proudem 0,05C.

Proces obnovy baterie může vyžadovat dva až tři samostatné nabíjecí cykly. Nejčastěji se pro dosažení plné kapacity nabíjení provádí přesně ve 2-3 cyklech.

Pokud se nabíjení provádí napětím 2,25 - 2,27 voltů, doporučuje se provést proces dvakrát nebo třikrát. Protože při nízkém napětí není ve většině případů možné dosáhnout jmenovité kapacity.

Při procesu obnovy je samozřejmě třeba vzít v úvahu vliv okolní teploty. Pokud je okolní teplota v rozmezí 5 - 35 °C, není třeba měnit nabíjecí napětí. Za jiných podmínek bude vyžadována úprava náboje.

Video o ovládání baterie a tréninkovém cyklu

Štítky: