Как правильно зарядить лодочный тяговый аккумулятор

Как заряжать тяговые аккумуляторы

Зарядные устройства используют разные технологии и алгоритмы, отличаются мощностью и размерами, но имеют общий принцип работы — аккумуляторы заряжаются потому, что напряжение на выходе с зарядного устройства выше, чем напряжение на клеммах аккумулятора. Разница напряжений заставляет ток течь от источника (зарядного устройства) к нагрузке (аккумуляторной батарее).

АКБ стартовые и глубокого разряда

Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Так выглядят ячейки различных свинцово-кислотных аккумуляторов — жидко-кислотного, AGM и гелевого

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала. Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

У аккумуляторов глубокого разряда (тяговых) толстые пластины. Именно благодаря толстым пластинам и плотному активному материалу в решетках, тяговые аккумуляторы и держат заряд на протяжении длительного времени. Чтобы диффузия произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин, тяговые аккумуляторы заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Первый этап трехступенчатой зарядки – фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Ток заряда во время первого этапа составляет 10 – 100 % от емкости аккумулятора и зависит от типа аккумуляторной батареи. Тяговый аккумулятор воспринимает такой ток до тех пор, пока не достигнет первого контрольного напряжения зарядки и не зарядится до 80% емкости. После этого, его способность усваивать ток резко уменьшается. Это первое контрольное напряжение называется напряжением абсорбции, а следующий этап зарядки – фазой абсорбции.

Для аккумуляторных батарей емкостью 200 Ач и более используйте такие зарядные устройства:

Источник

Как правильно заряжать тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы

Герметизированные тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes серии 6DZM предназначены для использования в лёгком электротранспорте. Свинцово-кислотные аккумуляторы устанавливаются почти во всех моделях электроскутеров и электроквадроциклов, некоторых моделях электровелосипедов и электросамокатов. Это неприхотливый и надёжный источник постоянного тока, не требующий какого-либо обслуживания на протяжении всего срока службы, который к тому же, стоит дешевле литий ионных аккумуляторов аналогичной ёмкости.

Обычно, тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes, при правильной эксплуатации, служат от 3-х до 4-х лет. В условиях постоянных полных разрядов, срок службы может сократиться до 2 лет. При эксплуатации с небольшим уровнем разряда, аккумуляторы могут работать до 5 – 7 лет. Соблюдая несложные правила, можно максимально увеличить ресурс тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.

В начале эксплуатации, определите максимальное расчётное время заряда своей свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, разделив ёмкость батареи в ампер часах на силу тока зарядного устройства в амперах. Например, полностью разряженная (до 10.5v) аккумуляторная батарея 24v14Ah при температуре + 25 градусов Цельсия будет заряжаться зарядным устройством с силой тока 1.8А примерно 7.8 часа. (7 час. 50 мин. + / — 30 минут).

Свинцово — кислотные аккумуляторы – химический источник тока. При подаче тока от зарядного устройства, в аккумуляторе происходят одни химические реакции, при разряде аккумулятора – другие. Подробнее об этом можно прочесть здесь. На скорость протекания химических реакций влияет температура электролита. Оптимальная температура электролита +25 градусов Цельсия. Именно для этой температуры указана номинальная ёмкость аккумуляторов. При повышении температуры электролита, – их ёмкость увеличивается, при понижении – уменьшается.

Если температура аккумуляторов ниже рекомендуемой для зарядки (18 – 25 градусов Цельсия), то время их зарядки увеличится пропорционально снижению температуры. При температуре ниже +10 градусов Цельсия, эффективность зарядки сильно снижается. При отрицательных температурах электролита, полноценно зарядить свинцово-кислотный аккумулятор, — практически невозможно. Поэтому, перед зарядкой, аккумуляторы рекомендуется прогреть, поместив в помещение с комнатной температурой воздуха на несколько часов.

10 правил правильной зарядки и продления ресурса тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов от Вольта байкс

1. Заряжайте аккумуляторную батарею сразу после каждого использования, даже если уровень разряда незначительный.

Комментарий (в дальнейшем — К): Это самое важное правило для увеличения ресурса свинцово-кислотных аккумуляторов, так как сульфатация пластин аккумулятора, начинается при напряжении ниже 12.6v. Постоянно поддерживая напряжение выше 12.6v, количество циклов заряд-разряд тяговых аккумуляторов Volta bikes, может превысить 1000 и практически сравняться с большинством литий ионных аккумуляторов. Расстояние пробега при этом, естественно, уменьшится по сравнению с полным разрядом аккумуляторов.

Вывод: использование аккумуляторов большей ёмкости, чем требуется, положительно влияет на их ресурс.

2. Не превышайте максимально допустимый ток заряда 20% от ёмкости свинцово-кислотных аккумуляторов типа AGM.

К. Оптимальный ток заряда — 10% от ёмкости аккумулятора. Это значит, что свинцово-кислотную батарею ёмкостью от 12 до 20Ah, лучше всего заряжать автоматическим зарядным устройством Volta bikes с требуемым номинальным напряжением (24 – 72v в зависимости от напряжения батареи) и током 1.6 — 1.8A. Чем больше сила тока при заряде, — тем больше нагрев аккумулятора и испарение воды из электролита. Восполнить испарившуюся воду из электролита в герметизированных аккумуляторах, в зависимости от их конструкции — сложно, либо вообще невозможно.

Вывод: не стремитесь заряжать тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы быстро.

3. Не разряжайте каждый 12-и вольтовый аккумулятор, входящий в состав аккумуляторной батареи до напряжения ниже 10.5v

К. Для батареи на 24v, напряжение не должно быть ниже 21v; для батареи на 36v – не ниже 31.5v; для батареи на 48v – не ниже 42v. При напряжении ниже 10.5v, 12-и вольтовый аккумулятор начинает само-разрушаться!

Вывод: чем быстрее вы поставите на зарядку полностью разряженный аккумулятор – тем лучше.

4. Если автоматическое зарядное устройство не отключилось (продолжает гореть красный светодиод), после работы в течении времени, превышающего на 1 — 2 часа расчётное время, достаточное для полной зарядки вашей батареи (см. начало статьи), то его необходимо отключить от сети, так как аккумуляторная батарея уже заряжена.

К.Причиной продолжения зарядки в этом случае, скорее всего, является то, что аккумуляторная батарея по каким-то причинам не может набрать максимального напряжения, на которое запрограммировано зарядное устройство, и потому оно не отключается автоматически. Если не отключить зарядное устройство в этом случае от сети, то аккумуляторная батарея, в зависимости от времени перезаряда, может перегреться и деформироваться (вздуться), вплоть до полного выхода из строя!

В подобных случаях, правильней всего, контролировать уровень заряда -вольтметром. Проверять напряжение аккумулятора следует не менее, чем через пол часа после окончания зарядки, так как во время зарядки и сразу после её окончания, из-за нагрева и остаточных химических реакций, напряжение аккумулятора будет выше реального. У новых, полностью заряженных тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов AGM Volta bikes, напряжение находится в пределах 13.3v – 13.7v. В процессе эксплуатации, с годами, максимальное напряжение заряженных аккумуляторов будет понемногу снижаться.

Напряжение 13.3 – 13.7v у тяговых аккумуляторов — немного ниже, чем напряжение заряженных стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом, у которых оно достигает 14.2 — 14.5v. Фактически, автоматические зарядные устройства Volta bikes, для тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов, немного недозаряжают их — для того, чтобы вода из электролита не испарялась через клапан газообмена и АКБ прослужила расчётный срок.

Вывод: не допускайте перезаряд аккумуляторов, потому что это приводит к уменьшению их срока службы.

Определить, что аккумулятор полностью заряжен и начался перезаряд, можно и без приборов, — по температуре корпуса аккумулятора. В процессе заряда при комнатной температуре, корпус аккумулятора нагревается не более чем до 30 – 35 градусов Цельсия (зависит от мощности зарядного устройства). Если температура корпуса аккумулятора выше температуры человеческого тела, — уже идёт перезаряд аккумулятора и зарядное устройство нужно отключить.

Из этого следует правило:

5. Не оставляйте автоматическое зарядное устройство в процессе заряда без присмотра.

К. Всегда необходимо принимать разумные меры противопожарной безопасности при использовании любых электроприборов. Несмотря на то, что нам неизвестны случаи самовоспламенения свинцово-кислотных аккумуляторов и зарядных устройств Вольта байкс, лучше, если аккумуляторная батарея и зарядное устройство при зарядке будут находиться на негорючем основании (например, полу из керамической плитки) и вдали от отопительных приборов. Зарядка должна проводиться в проветриваемом помещении.

6. Не оставляйте летом аккумуляторы под прямыми лучами Солнца.

К. Свинцово-кислотные аккумуляторы эффективнее работают при повышении температуры, потому что скорость протекания химических реакций в этом случае увеличивается, но от этого быстрее всего стареют!

Из этого следует правило:

7. В зимний период храните свинцово-кислотные батареи в сухом, прохладном и даже холодном месте.

К.Электролит в полностью заряженных аккумуляторах не замерзает до — 60 градусов Цельсия; наполовину заряженных до –30 градусов Цельсия; в полностью разряженных до -7 градусов Цельсия. После нахождения на морозе зимой, работоспособность аккумуляторов полностью восстанавливается после прогрева до комнатной температуры.

Вывод:

8. Не реже, чем раз в 3-4 месяца, подзаряжайте свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, находящиеся на хранении.

К. Любой аккумулятор понемногу разряжается при хранении. Периодическая подзарядка предотвратит сульфатацию пластин и сокращение ресурса аккумуляторов.

9. Раз в три — четыре месяца полезно (но необязательно) балансировать аккумуляторы в составе аккумуляторной батареи, выравнивая напряжения в них до одинакового уровня при помощи подзарядки тех аккумуляторов, напряжение которых ниже, или разряда тех аккумуляторов, напряжение которых выше.

К. Батарея в этом случае будет работать эффективнее, потому что её напряжение – это среднее напряжение от суммы напряжений аккумуляторов, входящих в её состав. Если даже один из аккумуляторов имеет более низкое напряжение, общее напряжение батареи будет ниже, чем могло бы быть, если бы все аккумуляторы были заряжены максимально. А при заряде разбалансированной батареи, аккумуляторы с более высоким напряжением, склонны к небольшому перезаряду, что тоже отрицательно влияет на их срок службы.

Зарядку отдельных аккумуляторов с целью балансировки батареи, следует выполнять зарядным устройством для 12-и вольтовых аккумуляторов, с током, не превышающим 20% ёмкости аккумулятора. Разрядку отдельных аккумуляторов, можно производить автомобильными лампами накаливания c напряжением 12v и мощностью от 5 до 55 ватт (в зависимости от ёмкости аккумуляторов. Для аккумуляторов на 12-14Ah, можно использовать лампу на 5 — 21 ватт; для аккумуляторов 40 – 100 Ah можно использовать лампу на 50/55 ватт)

10. Для аккумуляторов вреден как перезаряд, так и недозаряд. Если регулярно недозаряжать аккумуляторы, отключая зарядное устройство до окончания зарядки, то их ёмкость уменьшится, так как возникнет эффект памяти. Для того, чтобы этого не происходило, периодически, раз в два-три месяца, рекомендуем полностью разряжать аккумуляторы, но не опуская напряжение ниже 10.5 вольт в пересчете на каждый аккумулятор и сразу после этого полностью заряжать.

Источник

Как зарядить аккумуляторы на рыбалке

Лодочный электромотор превратился из экзотического устройства в незаменимый инструмент на рыбалке. Его устанавливают и на семиметровых катерах, и на трехметровых лодках. При массе достоинств у электрического двигателя один недостаток – время его работы ограничено зарядом аккумулятора, которого хватает максимум на 1-2 дня.

Это не проблема, если катер используется время от времени, по выходным, а в остальное время стоит на берегу или у пирса и подключен к электрической сети. Аккумуляторы на этом катере всегда готовы к выходу на воду, а их заряда хватит на 5-8 часов работы электромотора даже в интенсивном режиме. Вернувшись вечером на базу, владелец включит зарядное устройство, которое за неделю подготовит аккумуляторы к следующей поездке.

Вопросы возникают, если вы намечаете рыбалку на 3-5 дней, с лагерем в уединенном месте — там, где нет ни посторонних, ни электричества. А что если вы отправляетесь в отпуск, берете с собой катер и планируете провести неделю передвигаясь по воде, вдали от базы, на которой оставляете машины? Третий вариант – вы приезжаете на базу на неделю, рыбачите по восемь часов в день и хотите, чтобы каждое утро аккумуляторы были полностью заряжены и готовы к новой поездке.

Во всех описанных ситуациях нет постоянного источника электричества для зарядки аккумуляторов или его доступность, как в третьем примере, ограничена во времени.

Нет электричества — нельзя зарядить тяговые аккумуляторы и использовать лодочный электромотор в полную силу, а значит смазано впечатление от отдыха и остался неприятный осадок от того, что не удалось как следует подготовится.

От чего зависит время зарядки

Время зарядки тягового аккумулятора зависит от его типа, емкости, которую требуется восстановить и тока зарядки. Кроме того, продолжительность второй стадии составляет от 0,5-4 часа при адаптивной зарядке. Чем меньше разряжен аккумулятор и чем более высоким током мы его заряжаем, тем быстрее он будет готов к повторной работе.

Тип аккумулятора

Ток зарядки определяется в процентах от емкости (С20). Допустимый максимальный ток для разных типов тяговых аккумуляторов разный:

• Литиевые аккумуляторы – 100% С20
• AGM аккумуляторы – 30-50% С20
• Гелевые – до 30% С20
• Жидко-кислотные -10-25% С20

Чтобы уменьшить время зарядки тяговых аккумуляторов, выбирайте AGM или литиевые батареи

Емкость аккумуляторной батареи

Поясним влияние емкости на время зарядки на примере. Две батареи аккумуляторов DEKA используются в одинаковых условиях одно и того же время. Емкость первой батареи 100 Ач, а второй 200 Ач. Поскольку время и условия эксплуатации одни и те же к концу дня аккумуляторы разрядятся на одинаковую величину.

Предположим, что мы заряжаем аккумуляторы до 80% номинальной емкости током в 30% от С20. Результаты этого эксперимента сведены в таблицу.

Емкость, Ач	Разряд в течении дня, Ач	Емкость в конце дня, Ач	Требуется восполнить, Ач	Емкость после зарядки, Ач	Ток зарядки, А	Время зарядки, ч
100	70	30	50	80	30	1,7
200	70	130	30	160	60	0,5

Из таблицы видно, что на зарядку аккумулятора емкостью 200 Ач понадобилось в 3,4 раза меньше времени.

Чем больше емкость аккумуляторов, тем лучше. При равной нагрузке батарея большей емкости разрядится меньше, а значит меньше времени потребуется на зарядку.

Мощность генератора

При обсуждении емкости аккумуляторов, мы использовали источники тока силой 30 и 60 ампер. Это не проблема, если катер стоит у пирса или в гараже, но нам необходим автономный источник энергии. На рыбалке это может быть переносной генератор, генератор лодочного мотора или генератор автомобиля.

Переносной бензиновый генератор обеспечивает максимальный ток 10-25 ампер при выходном напряжение 220 вольт, а значит для зарядки 12 или 24 вольтовой аккумуляторной батареи в дополнение к генератору потребуется зарядное устройство, работающее от переменного тока. Генераторы весят 30-70 кг, а их габаритные размеры в каждом измерении около 50 см. Очевидно, что использовать такой генератор в качестве мобильного источника энергии не самая лучшая идея.

Генератор для двигателя Toyota 1GR-FE (модели Toyota Land Cruiser, 4Runner, Tundra) с максимальным током 180 А и 130 А на холостых оборотах. Максимальный ток, потребляемый автомобилем -75 А. Минимум 60 А доступны на холостых оборотах для зарядного устройства тяговых аккумуляторов

Генератор автомобиля. Максимальный ток стандартного автомобильного генератора — 80-150А, а при работе на холостых оборотах 60-90 А. Оригинальные генераторы часто заменяют на более мощные, например, для 2.5 литрового турбодизеля Toyota 2KD-FTV, устанавливаемого на пикапы Hilux, выпускается генератор с максимальным током до 250 ампер, который в три раза мощнее стандартного 80-амперного, а для двигателя 1GR-FE (Toyota Land Cruiser, 4Runner, Tundra) вместо штатного 130-амперного ставят генератор с максимальным током 183 ампера. Аналогичные по мощности генераторы выпускаются и для других моделей автомобилей.

Достаточная мощность и напряжение 14 вольт делают автомобильные генераторы подходящими устройствами для зарядки тяговых аккумуляторов.

Генератор лодочного мотора. Лодочные генераторы работают при напряжении 14 вольт, а их производительность напрямую связана с мощностью двигателя.

Марка мотора	Mercury Verado 175	Mercury Mercruiser 3.0	Suzuki DF150TL	Honda BF 135	Suzuki DF90A	Mercuri 50 hp efi	Honda BF 40
Мощность, л.с.	175	135	150	135	90	50	40
Максимальный ток генератора, А	70	65	44	51 ( 30 A-1000 об/мин, 40 A 2000+ об/мин)	27	18	22 (для зарядки 17 А)

Как видно, некоторые модели лодочных моторов так же подходят для быстрой зарядки тяговых аккумуляторов.

Как заряжать от генератора

Несмотря на то, что лодочные и автомобильные генераторы обладают достаточной мощностью для зарядки тяговых аккумуляторов, они никогда справится с этой задачей. Причина в том, что генераторы предназначены для зарядки стартовых батарей, а у стартовых и тяговых аккумуляторов разные условия эксплуатации, конструкция и методы зарядки. Для аккумуляторов глубокого разряда предпочтительна зарядка в три-четыре стадии, стартовые заряжаются при постоянном напряжении.

Генераторы и их регуляторы напряжения отлично работают в следующих условиях:

• аккумулятор – это стартовый аккумулятор с тонкими пластинами
• аккумулятор почти всегда полностью заряжен
• разница температур между регулятором и аккумулятором невелика
• падение напряжения между аккумулятором и генератором меньше 0,1 вольта

Если одно из этих условий нарушается, зарядка напрямую от генератора не дает результата (подробнее о том, как заряжать аккумуляторы глубокого разряда).

Чтобы заряжать тяговые аккумуляторы от генератора нужны специальные зарядные устройства, трансформирующие его избыточную мощность в четыре стадии зарядки

Понять принцип работы и оценить эффективность таких устройств поможет описание эксперимента, проведенного в компании Sterling Power.

Эффективная зарядка

Для наблюдения за процессом зарядки в компании построили систему, состоящую из стартового аккумулятора емкостью 100 Ач и батареи из трех параллельно соединенных аккумуляторов емкостью 3х100Ач. Стартовый аккумулятор разрядили до 11 вольт (в таком же состоянии он окажется после 10 пусков двигателя), батарею тяговых аккумуляторов также разрядили до 11 вольт (около 40% емкости).

В тесте использовался генератор Bosh с максимальным током 90 А и со стандартным регулятором на 13,9 вольт. Зарядное устройство запрограммировали на использование жидко-кислотных аккумуляторов.

Точка 5 — напряжение на генераторе понижается ниже нормального точки 4 Точки 8-9 зарядка постоянным током -первая стадия зарядки. Точки 2-3 уменьшение тока генератора без зарядного устройства. Точки 6-7 постоянное напряжение во время второй стадии зарядки, ток в это время уменьшается от точки 9 до 10

Графики иллюстрируют результаты эксперимента. На одном изображен ток, потребляемый аккумуляторами, на другом напряжение, измеренное в разных частях системы.

График напряжения

По меняющемуся напряжению генератора (желтая линия) видно, как работает подключенное к нему зарядное устройство. В начале оно уменьшает напряжение на генераторе до уровня, отмеченного на графике точкой 5. Это заставляет регулятор генератора думать, что в системе появилась дополнительная нагрузка и, чтобы восстановить напряжение до нормального уровня — точки 4, регулятор увеличивает ток до максимального (точка 8 на графике). Зарядное устройство использует этот ток во время первой фазы зарядки аккумулятора.

Голубая линия на другом графике показывает изменение тока генератора без подключенного зарядного устройства. Видно, что за это же время он падает до 30 А (точка 3). Использование зарядного устройства эквивалентно повышению тока зарядки на 70 ампер по сравнению со стандартным генератором.

График тока

Фиолетовая линия демонстрирует, что зарядка тяговых аккумуляторов идет постоянным током, который в точке 9 начинает плавно снижаться до тех пор, пока не достигнет точки 10, а зеленая линия подтверждает, что в течении всего времени зарядки стартовый аккумулятор заряжается и остается в полностью работоспособном состоянии.

Последовательность действий

1. Решите аккумуляторы какой емкости вы готовы разместить на катере. Чем больше емкость, тем быстрее заряжать аккумуляторы, но тем они дороже и больше места занимают.
2. Выберите тип аккумуляторов – AGM или литиевые
3. Выясните мощность лодочного и автомобильного генератора и решите, что вы будете использовать для зарядки тяговых аккумуляторов. Если необходимо, установите более мощный автомобильный генератор
4. Подберите зарядное устройство исходя их максимального тока генератора, а кабеля, предохранители и электроарматуру исходя из мощности зарядного устройства

Устройства, описанные в этой статье могут использоваться во время длительных автомобильных путешествий или выездов на природу на несколько дней со стоянками в необорудованных местах

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Источник