Batérie: aké napätie nabíjať a ako to urobiť

Autonómne zdroje energie – dobíjacie batérie – sú v moderných technológiách vnímané ako neoddeliteľná súčasť takmer každého projektu. Pre automobilovú techniku ​​je aj akumulátor konštrukčnou súčasťou, bez ktorej je plnohodnotná prevádzka vozidla nepredstaviteľná. Všeobecná užitočnosť batérií je zrejmá. Technologicky však tieto zariadenia stále nie sú úplne dokonalé. Jasnou nedokonalosťou je napríklad časté dobíjanie batérií. Samozrejme, otázkou je, akým napätím nabíjať batériu, aby sa znížila frekvencia nabíjania a zachovali sa všetky jej pracovné vlastnosti na dlhú dobu?

Dôkladné pochopenie zložitosti procesov nabíjania / vybíjania olovených batérií (automobily) pomôže určiť základné parametre batérií:

• kapacita,
• koncentrácia elektrolytov,
• sila vybíjacieho prúdu,
• teplota elektrolytu,
• samovybíjací efekt.

Pod kapacitou batérie akumulátorov je prijímaná elektrina, ktorú dodáva každá jednotlivá batéria v procese jej vybíjania. Typicky je hodnota kapacity vyjadrená v ampérhodinách (A / h).

Na puzdre akumulátora do auta je uvedená nielen nominálna kapacita, ale aj štartovací prúd pri štartovaní auta na studeno. Príklad označenia - batéria vyrobená v závode Tyumen

Vybíjacia kapacita batérie, uvedená na technickom štítku výrobcom, sa považuje za nominálny parameter. Okrem tohto údaju je pre prevádzku významný aj parameter kapacity nabíjania. Požadovaná hodnota poplatku sa vypočíta podľa vzorca:

Sz = Iz * Tz

kde: Ic - nabíjací prúd; Tz - doba nabíjania.

Údaj udávajúci vybíjaciu kapacitu batérie priamo súvisí s ďalšími technologickými a konštrukčnými parametrami a závisí od prevádzkových podmienok. Z konštrukčných a technologických vlastností batérie je kapacita vybíjania ovplyvnená:

• aktívna hmota,
• použitý elektrolyt,
• hrúbka elektród,
• geometrické rozmery elektród.

Z technologických parametrov je pre kapacitu batérie významný aj stupeň pórovitosti aktívnych materiálov a receptúra ​​na ich prípravu.

Vnútorná štruktúra olovenej autobatérie, ktorá obsahuje takzvané aktívne materiály - dosky negatívnych a pozitívnych polí, ako aj ďalšie komponenty

Bokom nezostávajú ani prevádzkové faktory. Ako ukazuje prax, sila vybíjacieho prúdu spárovaného s elektrolytom je tiež schopná ovplyvniť parameter kapacity batérie.

Vplyv koncentrácie elektrolytu

Nadmerná koncentrácia elektrolytu skracuje životnosť batérie. Prevádzkové podmienky batérie s vysokou koncentráciou elektrolytu vedú k zintenzívneniu reakcie, čo má za následok vznik korózie na kladnej elektróde batérie.

Preto je dôležité optimalizovať hodnotu s prihliadnutím na podmienky, v ktorých sa batéria používa a požiadavky výrobcu na takéto podmienky.

Optimalizácia koncentrácie elektrolytu batérie sa považuje za jeden z dôležitých bodov pri prevádzke zariadenia. Monitorovanie úrovne koncentrácie je nevyhnutné

Napríklad pre podmienky s miernym podnebím je odporúčaná úroveň koncentrácie elektrolytu pre väčšinu autobatérií upravená na hustotu 1,25 – 1,28 g/cm2.

A keď je prevádzka zariadení relevantná vo vzťahu k horúcemu podnebiu, koncentrácia elektrolytu by mala zodpovedať hustote 1,22 - 1,24 g / cm2.

Batérie - vybíjací prúd

Je logické podmienečne rozdeliť proces vybíjania batérie do dvoch režimov:

1. Dlhé.
2. Krátky.

Prvá udalosť je charakterizovaná výbojom pri nízkych prúdoch počas relatívne dlhého časového obdobia (od 5 do 24 hodín).

Druhá udalosť (krátky výboj, výboj štartéra) je naopak charakterizovaná veľkými prúdmi v krátkom časovom úseku (sekundy, minúty).

Zvýšenie vybíjacieho prúdu vyvoláva zníženie kapacity batérie.

Nabíjačka Teletron, ktorá sa úspešne používa na prácu s olovenými autobatériami. Jednoduchý elektronický obvod, ale vysoká účinnosť

Príklad:

K dispozícii je batéria s kapacitou 55 A / h s prevádzkovým prúdom na svorkách 2,75 A. Za normálnych podmienok prostredia (plus 25-26 °C) je kapacita batérie v rozmedzí 55-60 A/h.

Ak sa batéria vybije krátkodobým prúdom 255 A, čo je ekvivalentné 4,6-násobnému zvýšeniu nominálnej kapacity, nominálna kapacita sa zníži na 22 A/h. Teda takmer dvojnásobok.

Teplota elektrolytu a samovybíjanie batérie

Vybíjacia kapacita akumulátorov prirodzene klesá, ak teplota elektrolytu klesá. Pokles teploty elektrolytu má za následok zvýšenie stupňa viskozity kvapalnej zložky. V dôsledku toho sa zvyšuje elektrický odpor účinnej látky.

Odpojený od spotrebiteľa, úplne neaktívny, má schopnosť stratiť kapacitu. Tento jav sa vysvetľuje chemickými reakciami vo vnútri zariadenia, ktoré prebiehajú aj v podmienkach úplného odpojenia od záťaže.

Obidve elektródy - negatívna aj pozitívna - spadajú pod vplyv redoxných reakcií. Ale vo väčšej miere proces samovybíjania zahŕňa elektródu so zápornou polaritou.

Reakcia je sprevádzaná tvorbou vodíka v plynnej forme. So zvýšením koncentrácie kyseliny sírovej v roztoku elektrolytu sa zaznamená zvýšenie hustoty elektrolytu z 1,27 g / cm3 na 1,32 g / cm3.

To je úmerné 40% zvýšeniu rýchlosti samovybíjania na zápornej elektróde. Zvýšenie rýchlosti samovybíjania je tiež zabezpečené kovovými nečistotami obsiahnutými v štruktúre elektródy so zápornou polaritou.

Samovybíjanie autobatérie po dlhodobom skladovaní. Pri úplnej nečinnosti, bez záťaže, batéria stratila značnú časť svojej kapacity

Je potrebné poznamenať: akékoľvek kovy prítomné v elektrolyte a iných zložkách batérií zvyšujú efekt samovybíjania.

Keď sa tieto kovy dostanú do kontaktu s povrchom negatívnej elektródy, spôsobia reakciu, v dôsledku ktorej sa začne uvoľňovať vodík.

Niektoré z existujúcich nečistôt zohrávajú úlohu nosiča náboja z kladnej elektródy na zápornú. V tomto prípade prebiehajú reakcie redukcie a oxidácie kovových iónov (teda opäť proces samovybíjania).

Existujú aj prípady, keď sa batéria vybije kontamináciou puzdra. Kontaminácia vytvára vodivú vrstvu, ktorá uzatvára kladné a záporné elektródy

Okrem vnútorného samovybíjania nie je vylúčené ani vonkajšie samovybíjanie autobatérie. Dôvodom tohto javu môže byť vysoký stupeň znečistenia povrchu puzdra batérie.

Napríklad elektrolyt rozliaty na puzdro, voda alebo iné technické tekutiny. Ale v tomto prípade je efekt samovybíjania ľahko eliminovaný. Puzdro batérie stačí len vyčistiť a udržiavať ho vždy čisté.

Nabíjanie autobatérie

Vychádzajme zo situácie nečinnosti zariadenia (vo vypnutom stave). Akým napätím alebo prúdom nabíjať autobatériu, keď je zariadenie v sklade?

V podmienkach skladovania batérie je hlavným účelom nabíjania kompenzácia samovybíjania. V tomto prípade sa nabíjanie zvyčajne vykonáva s nízkymi prúdmi.

Rozsah hodnôt nabíjania je zvyčajne 25 až 100 mA. V tomto prípade musí byť nabíjacie napätie udržiavané v rozsahu 2,18 - 2,25 voltov vo vzťahu k jednej batérii.

Výber podmienok nabitia batérie

Nabíjací prúd batérie sa zvyčajne upraví na určitú hodnotu v závislosti od nastaveného času plavenia.

Príprava autobatérie na nabíjanie v režime, ktorý je potrebné určiť s prihliadnutím na technologické vlastnosti a technické parametre pri prevádzke batérie

Ak teda má nabíjať batériu 20 hodín, za optimálny parameter nabíjacieho prúdu sa považuje hodnota rovnajúca sa 0,05C (to znamená 5% nominálnej kapacity batérie).

V súlade s tým sa hodnoty úmerne zvýšia, ak zmeníte jeden z parametrov. Napríklad pri 10-hodinovom nabíjaní bude sila prúdu už 0,1C.

Nabíjajte v dvojstupňovom cykle

V tomto režime sa spočiatku (prvý stupeň) nabíja prúdom 1,5C, kým napätie na samostatnej banke nedosiahne 2,4V.

Potom sa nabíjačka prepne do režimu nabíjacieho prúdu 0,1C a pokračuje v nabíjaní, kým sa nenastaví plná kapacita na 2 - 2,5 hodiny (druhý stupeň).

Nabíjacie napätie v režime druhého stupňa sa pohybuje od 2,5 do 2,7 voltov pre jednu plechovku.

Režim zvýšenia nabíjania

Princíp núteného nabíjania spočíva v nastavení hodnoty nabíjacieho prúdu na úrovni 95% nominálnej kapacity batérie - 0,95C.

Metóda je pomerne agresívna, ale umožňuje takmer úplne nabiť batériu len za 2,5-3 hodiny (v praxi 90%). Nabitie do 100 % kapacity v nútenom režime bude trvať 4 - 5 hodín.

Kontrolno-tréningový cyklus

Prax prevádzky autobatérií zaznamenáva pozitívny výsledok, keď sa kontrolný a tréningový cyklus aplikuje na nové batérie, ktoré ešte neboli použité.

Pre túto možnosť je optimálne nabíjanie s parametrami vypočítanými podľa jednoduchého vzorca:

I = 0,1 * C20;

Nabíjajte, kým napätie na jednej banke nedosiahne 2,4 V, potom sa hodnota nabíjacieho prúdu zníži na hodnotu:

I = 0,05 * C20;

S týmito parametrami proces pokračuje až do úplného nabitia.

Kontrolno-tréningový cyklus zahŕňa aj nácvik vybíjania, kedy sa batéria vybíja malým prúdom 0,1C na celkovú úroveň napätia 10,4V.

V tomto prípade sa stupeň hustoty elektrolytu udržiava na úrovni 1,24 g / cm3. Po vybití sa zariadenie nabije podľa štandardného postupu.

Všeobecné princípy nabíjania olovených akumulátorov

V praxi sa používa viacero metód, z ktorých každá má svoje úskalia a je sprevádzaná rôznou výškou finančných nákladov.

Nie je ťažké rozhodnúť, akým spôsobom nabíjať batériu. Ďalšou otázkou je, aký výsledok sa získa aplikáciou tejto alebo tej metódy.

Za najdostupnejšiu a najjednoduchšiu metódu sa považuje nabíjanie konštantným prúdom pri napätí 2,4 - 2,45 voltov / banka.

Proces nabíjania pokračuje, kým aktuálna hodnota nezostane konštantná po dobu 2,5-3 hodín. Za týchto podmienok sa batéria považuje za plne nabitú.

Technika kombinovaného nabíjania medzitým získala väčšie uznanie medzi motoristami. V tejto verzii sa uplatňuje princíp obmedzenia počiatočného prúdu (0,1C) až do dosiahnutia špecifikovaného napätia.

Potom proces pokračuje pri konštantnom napätí (2,4V). Pre tento obvod je dovolené zvýšiť počiatočný nabíjací prúd na 0,3 C, ale nie viac.

Odporúča sa nabíjať batérie vo vyrovnávacom režime pri nízkom napätí. Optimálne hodnoty nabitia: 2,23 - 2,27 voltov.

Hlboký výboj - sanácia

V prvom rade je potrebné zdôrazniť: obnovenie nominálnej kapacity batérie je možné, ale pod podmienkou, že nedošlo k viac ako 2-3 hlbokým vybitiam.

Nabíjanie sa v takýchto prípadoch vykonáva konštantným napätím rovným 2,45 voltu na článok. Je tiež povolené nabíjať (konštantným) prúdom 0,05C.

Proces obnovy batérie môže vyžadovať dva až tri samostatné cykly nabíjania. Najčastejšie sa na dosiahnutie plnej kapacity nabíjanie vykonáva presne v 2-3 cykloch.

Ak sa nabíjanie vykonáva s napätím 2,25 - 2,27 voltov, odporúča sa proces vykonať dvakrát alebo trikrát. Pretože pri nízkom napätí nie je možné vo väčšine prípadov dosiahnuť menovitý výkon.

Samozrejme, pri procese obnovy treba brať do úvahy vplyv okolitej teploty. Ak je teplota okolia v rozmedzí 5 - 35 °C, nie je potrebné meniť nabíjacie napätie. V iných podmienkach bude potrebná úprava poplatku.

Video o ovládaní batérie a tréningovom cykle

Značky: