Как зарядить авто аккумулятор без зарядного устройства


Для свинцово-кислотного, гелевого или другого аккумулятора с жидким электролитом, как все знают требуется подходящее зарядное устройство. Автоматическая зарядка ограничивает зарядный ток и максимальное напряжение, которое может появиться на клеммах аккумулятора по ходу заряда. В процессе зарядки можно учитывать и температуру аккумулятора.

Зарядный ток зависит от емкости АКБ, безопасный зарядный ток составляет 0,1 C. Ток 0,1 C выражается как 1/10 от емкости, то есть для батареи на 10 Ач он равен 1 А. Максимальные зарядные токи указаны в характеристиках батареи и могут достигать 0,3 C. Конечное зарядное напряжение батареи 12 В зависит от типа работы батареи, работа в буферном режиме 13,5-13,8 В (2,25-2,3 В / элемент) и циклического 14,4-15 В (2,4-2,5 В / элемент).

  • Циклическая работа батареи заключается в ее периодической зарядке и разрядке, например, в приводах транспортных средств или системах накопления энергии, полученных из возобновляемых источников.
  • При работе в буферном режиме заряженные батареи ожидают сбоя питания, обеспечивая затем непрерывное электропитание нагрузок (ИБП, буферные источники питания, аварийное освещение).

Так называемые Зарядное устройство (по ссылке множество вариантов схем) на самом деле является сложным электронным прибором, которое контролирует процесс зарядки аккумулятора. Но можем ли мы зарядить свинцово-кислотную батарею иначе, кроме как с помощью специального зарядного устройства?

Это рискованно, но если знаете что делаете, то можете использовать лабораторный источник питания (по ссылке много схем на любой вкус) с регулируемым выходным напряжением и ограничением тока. Напряжение устанавливается в диапазоне 13,5-13,8 В (2,25-2,3 В / элемент) для работы в буферном режиме или 14,4-15 В (2,4-2,5 В / элемент) для работы в циклическом режиме.

Устанавливаем ограничение тока на 0.1 C, то есть для батареи 7,2 Ah, устанавливаем зарядный ток на 0,7 A. Соединяем минус (или фактически массу) блока питания с минусом батареи, и соединяем плюс блока питания через предохранитель (подобранный для данного тока зарядки) с плюсом батареи. Провода выбираются также в зависимости от величины зарядного тока. Ждем, пока процесс зарядки не закончится и ток значительно упадет, а напряжение приблизится к установленному значению.

Конечно вначале удостоверимся что установленное холостое напряжение такого импровизированного зарядного устройства выше, чем напряжение разряженной батареи, ограничение тока обеспечит безопасную зарядку, в то время как установленное максимальное напряжение не позволит слишком сильно увеличить напряжение на клеммах батареи. Теперь подробнее про эти значения для автомобильных АКБ, и про их типы.

Автомобильные свинцово-кислотные АКБ

Герметичные свинцово-кислотные батареи не должны работать только в вертикальном положении (они могут работать в любом положении, кроме положения с полюсными клеммами вниз). Необслуживаемые аккумуляторные батареи VRLA (свинцово-кислотная с регулирующим клапаном — то есть с саморегулирующимися предохранительными клапанами и внутренней рекомбинацией газа) доступны в технологии AGM (абсорбирующий стеклянный мат — с электролитом, уловленным в сепараторе из стекломата) и GEL (с электролитом в виде густого геля).

Аккумуляторы с технологией GEL выдерживают большее количество циклов, чем AGM, и обладают большей устойчивостью к глубокому разряду, в то время как аккумуляторы AGM могут обеспечивать большую мощность и более низкое внутреннее сопротивление.

Гелевые аккумуляторы хорошо рассеивают тепло, выделяемое внутри них, они будут хорошо работать, например, в установках с возобновляемой энергией.

Аккумуляторы AGM лучше работают при более высоких токах, обеспечивая более высокую мощность, они будут хорошо работать, например, в устройствах ИБП.

Аккумуляторы VRLA не требуют обслуживания во время работы, поэтому нет необходимости добавлять к ним жидкость, снижается риск утечки электролита и повышается устойчивость к условиям окружающей среды.

Независимо от используемой технологии, вы можете встретить разговорный термин «гелевые» в отношении батарей AGM и GEL.

Батареи VRLA / SLA бывают разных размеров (и емкостей), напряжение обычно указывается как 6 В (три элемента) или 12 В (шесть элементов). Существуют также батареи с напряжением 2 В и емкостью несколько сотен Ач (или даже 1000 Ач), предназначенные для последовательного подключения, в более крупные устройства.

Указанная емкость батареи относится к конкретным условиям работы (например, время разряда, температура), обычно указанная емкость относится к разряду в течение 20 или 10 часов. Емкость батареи будет отличаться от номинальной для более быстрого разряда (она будет ниже для более высоких токов). Сама ёмкость обычно обозначается буквой С и выражается в А/ч.

Аккумуляторы VRLA можно заряжать с помощью надлежащим образом адаптированного зарядного устройства, учитывая зарядный ток (обычно 0,1C 20HR, то есть 10% от емкости (20 часов)), ограничение зарядного тока до 0,1 C должно обеспечить хороший срок службы батареи. Например, аккумулятор на 45 Ач должен заряжаться с максимальным током 4,5 А, чтобы сохранить долгий срок службы. Аккумуляторы VRLA не должны заряжаться током выше 0,3 C, процесс зарядки будет конечно быстрее, но батарея изнашивается сильнее.

В более совершенных схемах зарядки принимается во внимание также температура батареи, и используются методы для увеличения срока службы, например прерывистая зарядка в случае работы с буфером.

У некоторых производителей есть специальные АКБ, предназначенные для буферной или циклической работы, другие предоставляют универсальные батареи, которые для работы в буферном режиме должны заряжаться до напряжения 13,5-13,8 В ( 2,25-2,3 В / элемент), а для циклической 14,4-15 В (2,4-2,5 В).

Полезное:  Блок питания и зарядное устройство для свинцовых гелевых батарей

Напряжение для одной ячейки зависит от температуры окружающей среды:

Напряжение V / ячейка температура ° С напряжение АКБ «12 В» напряжение АКБ «6 В»
2.35 14.1 7.05
2.33 10 13.98 6.99
2.27 20 13.62 6.81
2.25 25 13.5 6.75
2.23 35 13.38 6.69

Циклическое зарядное устройство должно прекратить зарядку после достижения предполагаемого порога напряжения. Вы можете увидеть падение напряжения батареи, когда зарядка была прервана. После 24 часов покоя аккумулятора можно определить степень его заряда путем измерения напряжения на клеммах.

Состояние заряда напряжение V / ячейка напряжение «12 В» напряжение «6 В»
100% 2.15 12.90 6.45
80% 2.09 12.54 6.27
60% 2.06 12.36 6.18
40% 2.02 12.12 6.06
20% 1.97 11.82 5.91

Для работы в буферном режиме производители предлагают модели аккумуляторов со сроком службы 5 — 10 лет, а также специализированные на 15 — 20 лет.

Для циклической работы некоторые производители предоставляют приблизительное количество циклов, которые должна выдержать батарея, но фактическое количество циклов зависит от глубины разряда в цикле (чем меньше, тем больше циклов может быть достигнуто) и температуры (чем выше нагревается батарея, тем короче срок службы).

Как низкая, так и высокая температура негативно влияют на срок службы и параметры аккумулятора, следует учитывать в расчётах снижение емкости (низкая температура) и срок службы (высокая температура).

Для неиспользуемых батарей рекомендуется заряжать их раз в 6 месяцев, что позволяет компенсировать саморазряд. Указанные 6 месяцев являются минимальным временем хранения 50% накопленной энергии при 20 градусах, для 30 время следующей зарядки сокращается до 4 месяцев, а при 40 — 2 месяца.

Аккумуляторы, работающие в последовательном соединении, должны быть сбалансированы, то есть иметь одинаковый источник и период производства, одинаковую историю обслуживания и одинаковое внутреннее сопротивление. Весь комплект батарей в сборке должен быть заменен сразу при случае.

Конечное напряжение разряда

Аккумулятор VRLA не может быть разряжен «в ноль». Часто можно встретить спецификацию напряжения отключения ~ 10,5 В для батареи «12 В» (1,75 В / элемент). Такое значение напряжения обычно устанавливается схемами, защищающими аккумулятор от чрезмерной разрядки. Разряженная батарея должна заряжаться немедленно, чтобы она не хранилась в разряженном состоянии долго.

В случае полной разрядки происходит значительное сульфатирование пластин, что сильно увеличивает внутреннее сопротивление батареи. Полностью разряженная батарея должна заряжаться напряжением 2,27 В / элемент с током не более 0,1 С 20, чтобы избежать чрезмерного нагрева. Минимальное время зарядки должно составлять 96 часов.

Напряжение отключения 10,5-10,8 В для батареи 12 В является хорошим обобщением, позволяющим, например, собрать модуль, защищающий батарею от чрезмерной глубокой разрядки. Если есть контроль над скоростью разряда батареи, можно точно контролировать напряжение отключения.

Напряжение отключения V / ячейка Время разряда напряжение АКБ «12 В» напряжение «6 В»
1.60 15 минут 9.6 4.8
1.65 1 час 9.9 4.95
1.70 5 часов 10.2 5.1
1.75 8 часов 10.5 5.25
1.80 10-20 часов 10.8 5.4

Классическая зарядка с 10-часовым током заряжает все время током 0,1 C и через некоторое время отсоединяет батарею. Это безопасно, потому что именно батарея определяет окончательное зарядное напряжение и время зарядки. Ограничение зарядного тока 0,1 С является классическим.

Ускоренная зарядка устраняет проблемы классической и буферной загрузки. Дело в том что батарея, достигшая буферного напряжения, менее охотно потребляет ток, который уменьшается со степенью заряда, что значительно удлиняет полный заряд.
Ускоренная зарядка выполняется таким образом, что батарея заряжается с силой тока от 0,1 С до плавающего рабочего напряжения (с учетом температуры). В этот момент ток батареи начинает падать, и ниже определенного порога источник постоянного напряжения подключается со значением, соответствующим температуре окружающей среды.

А вообще аккумулятор является элементом, который следует использовать осознанно, понимая их недостатки. Несмотря на простоту эксплуатации и применения, большинство начинающих пользователей должны консультироваться с опытными людьми по этому вопросу. К сожалению, эта штука бывает довольно опасна.

Также добавим, что разовая зарядка аккумулятора током даже 0,4 С не принесет ему большого вреда. Более важно контролировать плавающее рабочее напряжение. Несоблюдение может сократить срок службы батареи до половины.

Простейшая схема зарядки

Вы можете сами собрать простое ЗУ без особых проблем: трансформатор (для батареи 12 В он должен давать более 11 В), диодный мост (подключаем ко вторичной обмотке), лампочка на одном проводе между выходом моста и батареей (можете использовать лампочку от автомобильных фар на 12 В).

И необходимо проверять напряжение с помощью вольтметра, когда оно близко к максимуму, отсоединить ЗУ (лучше всего записать результаты измерений чтобы увидеть, насколько быстро оно растет и можно ли ожидать его быстрого приближения к верхнему пределу). В качестве конечного напряжения можно принять значение около 14 В — аккумулятор не будет полностью заряжен, но этого должно быть уже достаточно для установки в машину.



6- 5,00

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ