Можно ли заряжать тяговый аккумулятор автомобильным зарядным устройством

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

Один сезон с аккумулятором тяговым для электромотора

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.

Если необходимо заряжать несколько аккумуляторных батарей, одна из которых емкостью 100 Ач и более используйте такие зарядные устройства

Модель

Sterling Power LPCU1230

Sterling Power PCU1250

Посмотреть характеристики зарядных устройств

Подходит для:	Всех типов свинцово-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов. 9 программ зарядки	Всех типов свинцово-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов. 12 программ зарядки
Напряжение, В	12	12
Максимальный ток зарядки, А	30	50
Количество выходов	2	3
Размеры, мм	199 х 158 х 70	315 х 215 х 90
Вес, кг	2	3
ЗАКАЗАТЬ	ЗАКАЗАТЬ

Во время первой стадии аккумулятору за короткое время передается большое количество энергии, этот этап зарядки очень эффективен и приносит тяговому аккумулятору 75-80% его емкости.

Стадия поглощения

Стадия абсорбции протекает при напряжении, достигнутом в конце первого этапа зарядки, а аккумулятор потребляет только то количество тока, которое может усвоить при этом напряжении. Ток непрерывно уменьшается, до тех пор, пока аккумулятор не достигнет состояния полной зарядки.

Зарядка и разряд аккумулятора — это процесс диффузии внутри батареи. Когда аккумулятор быстро, но не глубоко разряжается, диффузия не распространяется вглубь активного материала аккумуляторных пластин и химические реакции протекают только на их поверхности. После неглубокого разряда вторая фаза зарядки может быть короткой или совсем отсутствовать. Однако при длительном и глубоком разряде требуется продолжительный этап абсорбции.

Стадия абсорбции – это компромисс между высоким напряжением и временем зарядки. Во время нее аккумулятор получает оставшиеся 20-25 процентов энергии и считается заряженным, когда при постоянном напряжении потребляемый ток опускается до 2 процентов емкости.

Поддерживающая зарядка

Третья стадия – это поддерживающая зарядка. После того как потребляемый аккумулятором ток уменьшился до 1-2 процентов от емкости, зарядное устройство понижает напряжение до 13,4 – 13,8 вольт, чтобы не допустить неконтролируемого закипания и вытекания электролита.

Слишком высокое поддерживающее напряжение ведет к ускоренному старению из-за коррозии положительных пластин, а недостаточное не позволяет аккумулятору оставаться полностью заряженным и приводит к сульфатации. Поддерживающее напряжение отличается для тяговых аккумуляторов с жидким электролитом и VRLA аккумуляторов.

Стабилизация

Фаза стабилизации или выравнивания используется для предотвращения преждевременного старения свинцово-кислотных батарей с жидким электролитом. Это дополнительный, часто пропускаемый этап, который начинается после того как зарядка подойдет к концу. При стабилизации процесс не прекращается, а ток в 4 процента от емкости, продолжает заряжать батарею до тех пор, пока напряжение не повысится до 15,5 -16,2 вольта.

Фаза стабилизации приводит тяговые аккумуляторы к максимальному заряду, контролируемому закипанию электролита и растворению кристаллов сульфата свинца, образовавшихся на поверхности пластин. Стабилизацию батарей с жидким электролитом выполняют каждые 20-50 циклов. Гелевые и AGM батареи стабилизации не подвергают.

Аналогия с баком для воды

Понять процессы заряда и разряда аккумулятора помогает сравнение его пластин с баком для воды.

Аналогия с баком для воды, в который подключенный насос закачивает воду, помогает понять процесс зарядки аккумулятора глубокого разряда

Представим закрытый бак внутри которого от верхней крышки до дна установлено несколько сплошных перегородок. В нижней части каждой перегородки расположена полупроницаемая мембрана. К резервуару подсоединен насос, который закачивает в него воду.

Постепенно вода заполняет первую секцию бака. Через некоторое время давление воздуха в отсеке повышается, первая мембрана срабатывает и пропускает воду во второе отделение. Вода заполняет второй отсек, но давление в нем остается меньше, чем в первом. Если насос продолжает работу, то давление воды в первом и втором отсеках возрастает до тех пор, пока не откроется второй клапан, и вода не попадет в третью секцию.

Зарядка аккумулятора напоминает заполнение бака водой. Зарядный ток в первую очередь поглощается поверхностью пластин. Напряжение в поверхностных зонах возрастает и возникающая между наружными и внутренними областями разность потенциалов заставляет ток течь вглубь пластины.

Время зарядки аккумулятора

Время зарядки тягового аккумулятора зависит от емкости, которую требуется восстановить, типа аккумулятора и тока зарядки. Чем меньше разряжен аккумулятор и выше зарядный ток, тем быстрее батарея будет готова к повторной работе.

Если время зарядки ограничено, как на катере или в автомобиле, заряжайте дополнительный аккумулятор от генератора с помощью DC-DC зарядного устройства

Наименование

Sterling Power BBW1212

Sterling Power BB1230

Посмотреть характеристики зарядных устройств

Для каких аккумуляторов подходит	С жидким электролитом, GEL, AGM, LiFePO4. Всего 6 режимов зарядки	С жидким электролитом, GEL, AGM, LiFePO4. Всего 9 режимов зарядки
Максимальный ток, А	25	30
Номинальное входное напряжение, В	12	12
Номинальное выходное напряжение, В	12, 24, 36	12
Класс защиты	Водонепроницаемое — IP68	IP21
ЗАКАЗАТЬ	ЗАКАЗАТЬ

На время зарядки влияет продолжительность стадии абсорбции (последние 20% зарядки), которая составляет около четырех часов. Во время абсорбции потребляемый аккумулятором ток не зависит от мощности зарядного устройства, а определяется самим аккумулятором.

Эффективность аккумулятора

Эффективность аккумуляторов – еще один фактор от которого зависит продолжительность зарядки. При заряде аккумулятору передается больше ампер часов, чем забирается во время разряда. Отношение этих двух величин называется эффективностью зарядки.

Зарядная эффективность тягового аккумулятора близка к 100% до тех пор, пока не начинается газообразование, которое означает, что часть зарядного тока не превращается в химическую энергию, сохраняемую в пластинах, а используется для разложение воды на кислород и водород. Ампер часы, сохраненные в пластинах отдаются во время разряда, а истраченные на разложение воды теряются безвозвратно. Размер потерь и зарядная эффективность аккумулятора зависят от:

• Типа аккумуляторов. Низкое газовыделение – высокая эффективность
• Способа зарядки. Если аккумуляторы эксплуатируются в режиме частичного заряда и разрядки и заряжаются до 100% только время от времени, эффективность заряда будет выше, чем если аккумулятор заряжается до 100 процентов после каждого разряда.
• Тока и напряжения зарядки. Когда аккумуляторы заряжаются высоким током, высоким напряжением и при высокой температуре, газообразование начинается раньше и происходит более интенсивно. Это уменьшает эффективность зарядки.

Средняя эффективность тяговых аккумуляторов с жидким электролитом — 80%, а гелевых и AGM аккумуляторов глубокого разряда> 90%. Это значит, что потери энергии у этих аккумуляторов меньше, время зарядки короче.

Осмотр

• Провести внешний осмотр аккумулятора. Верхняя поверхность аккумулятора и клеммные соединения должны быть чистыми и сухими, не содержать загрязнений и коррозии.
• Если на верхней поверхности аккумуляторов с жидким электролитом / наливных аккумуляторов есть жидкость, это может означать избыток залитой жидкости. Если жидкость имеется на поверхности гелевого или AGM аккумулятора, это означает избыточный заряд аккумулятора, и его рабочие характеристики и срок службы снизятся.
• Проверьте аккумуляторные кабели и подключения. Замените поврежденные кабели. Затяните ослабленные подключения.

Как правильно зарядить тяговый аккумулятор

• Аккумулятор служит дольше, если разряжать его на 30-50% емкости
• Разрядка в 70 процентов — это максимальная безопасная величина
• Не оставляйте аккумуляторы разряженными на продолжительное время
• Заряжайте аккумуляторы после каждого использования
• Не устанавливайте старые и новые аккумуляторы в одну батарею

Используйте для аккумуляторных батарей глубокого разряда зарядное устройство в котором есть режим именно для вашего аккумулятора. Для разных типов АКБ требуются различные алгоритмы, напряжение и продолжительность зарядки.

Если необходимо заряжать один или два аккумулятора в условиях повышенной влажности или загрязнения, используйте водонепроницаемые зарядные

Наименование

Sterling Power PS1255

Sterling Power PSP12202

Посмотреть характеристики зарядных устройств

Водонепроницаемое	Да
Подходит для	Gel,AGM,обслуживаемые с жидким электролитом, Optima
Напряжение, В	12/24
Максимальный ток, А	20
Количество выходов	2
Размеры, мм	290 х 170 х 65
Вес, кг	3
ЗАКАЗАТЬ

Недозарядка

При регулярной недозарядке на пластинах аккумулятора образуются нерастворимые кристаллы сульфата свинца, которые сильно снижают производительность тяговой батареи. Сульфат свинца повышает сопротивление, из-за этого зарядное устройство неправильно устанавливает напряжения заряда, и еще больше недозаряжает аккумулятор.

Аккумуляторы с сульфатированными пластинами нельзя вернуть к нормальному состоянию, поэтому их приходится заменять, поэтому заряжайте аккумуляторы полностью и проводите выравнивание батарей с жидким электролитом каждые шесть восемь недель.

Перезарядка

Имеет особенно трагичные последствия для гелевых и AGM аккумуляторов. При постоянной перезарядке электролит выкипает и возникает термический разгон, при котором аккумулятор становится все горячее и горячее.

Задайте вопрос,

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

31.03.2018

Тяговые аккумуляторные батареи успешно используются для питания лодочных электромоторов и другого бортового оборудования. Такие устройства способны обеспечивать непрерывное движение лодки или катера на электротяге. Они имеют герметичный корпус и высокую степень защиты от разгерметизации, устойчивы к вибрации, механическим воздействиям и температурным перепадам.

Лучшими эксплуатационными характеристиками обладают литиевые тяговые АКБ. Они:

1. примерно на 70% легче, чем AGM и гелевые аналоги;
2. имеют минимальный саморазряд;
3. надежны в использовании;
4. обладают высоким КПД;
5. имеют эксплуатационный ресурс до 2000–3000 циклов заряда-разряда;
6. быстро заряжаются;
7. работают в температурном диапазоне от -20 до +60°С.

Не зря на борту всех спортивных и профессиональных лодок, яхт и парусников сегодня стоят именно литиевые тяговые АКБ.

Методы зарядки лодочных тяговых АКБ

Можно выделить несколько вариантов эксплуатации и зарядки LiFePO 4 тяговых АКБ:

1. Неоптимальный или «Полный бак всегда лучше». Пользователи держат АКБ всегда полностью заряженным. После использования АКБ всегда заряжают его yf 100%. Держат его по долгу на зарядке стараясь идеально «отбалансировать». Ответ: такой метод использования приводит к частым перезарядам аккумуляторов и к хранении вдалеке от рекомендуемых производителями состояния хранения – SOC – 50%.
2. Смешанный режим использования с эксплуатацией АКБ в границах заряда 10-95%, хранении в SOC 50% и периодическом заряде до 100% для балансировки параллелей АКБ. В данном случае АКБ подзаряжается каждый раз перед использованием. Такой метод использования и зарядки на данный момент наиболее прогрессивный и позволяет значительно продлить ресурс батареи.
3. Ленивый. АКБ хранится разряженной после использования, потом, перед эксплуатацией заряжается большими токами. Влажные и холодные условия хранения. Зарядка при отрицательных температурах. Все это отрицательно сказывается на батарее и ее ресурсе.

Правила зарядки лодочных тяговых АКБ

При выборе, как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов , нужно учесть где вы будете заряжать АКБ. С LiFePO 4 это проще, можно легко вынуть батарею из лодки и отнести в место зарядки одному. Также надо определить интенсивность зарядки. Если используется тяговая АКБ 40-100 Ампер-час, можно воспользоваться портативным ЗУ с током заряда до 10 А и зарядка будет завершена за 4-10 часов.

При отсутствии на лодке или другом судне закрытых отсеков необходимо применять полностью водонепроницаемые ЗУ с категорией защиты IP67 или IP68. Используемые зарядные устройства должны предназначаться для конкретного типа АКБ, в противном случае они могут подавать неподходящие значения тока и нанести лодочной батарее существенный вред.

Очистка

• Убедитесь, что все защитные колпачки надежно закреплены на аккумуляторе.
• Очистите верхнюю поверхность аккумулятора, клеммы и соединения при помощи ветоши или щетки и раствора пищевой соды и воды. Запрещается допускать попадание чистящего раствора внутрь аккумулятора.
• Ополосните водой и высушите чистой ветошью.
• Нанесите тонкий слой технического вазелина или средства для защиты клемм, которое можно приобрести у местного поставщика аккумуляторов.
• Содержите территорию вокруг аккумуляторов в чистоте и сухости.

Рекомендации по зарядке и эксплуатации литиевых тяговых лодочных батарей

1. Не вскрывайте АКБ, поскольку нарушение герметичности может вызвать коррозию и привести к короткому замыканию.
2. Используйте ЗУ с алгоритмом заряда CC / CV .
3. Подзарядите АКБ, если она разряжена.
4. Соблюдайте требования, изложенные в инструкции по эксплуатации приобретенной АКБ.
5. Старайтесь использовать АКБ в диапазоне емкости 10–95%, чтобы не допускать ее сильного разряда и оперативно восстанавливать заряд.
6. Выбирайте АКБ большей емкости. Чем больше емкость, тем большие тока может отдавать АКБ, соответственно при заданной нагрузке удельная нагрузка будет меньше, ресурс выше.

Лодочные аккумуляторы для электромоторов — химические источники тока, и, соответственно, как и любая химия требуют внимательного к ней отношения.

Предлагаем вашему вниманию еще одну познавательную статью – о разновидностях литиевых аккумуляторов .

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.

Источник