Как работает зарядка аккумулятора: Принцип работы зарядного устройства

Принцип работы зарядного устройства

Принцип работы зарядного устройства

    

Классическое зарядное устройство состоит из трансформатора и выпрямителя. Вырабатывает оно постоянный ток с напряжением 14,4V. Почему используется именно этот показатель напряжения, а не 12V, которые имеет батарея?

 

Такой показатель выбран, чтобы электрический ток мог пройти через разряженный автомобильный аккумулятор. Если аккумулятор разряжен не до нуля, то напряжение на нем составляет 12V или очень близко к этому показателю. Такую аккумуляторную батарею практически невозможно подзарядить устройством, которое на выходе имеет также 12V. Поэтому напряжение на выходе зарядных устройств нужно сделать больше, оптимальным стала величина именно 14,4V. 

Следует отметить, что очень сильное завышение зарядного напряжения пагубно влияет на срок службы любой аккумуляторной батареи, и она уже через пару лет может полностью выйти из строя.

 

Как только вы подсоединили зарядное устройство к батарее и включили его в сеть, то начинается процесс восстановления емкости.

В процессе зарядки аккумулятора меняется его внутреннее сопротивление (оно растет) и зарядный ток снижается. Когда напряжение на аккумуляторной батарее приближается к отметке 12V, ток приближается к нулю. Это свидетельствует о том, что зарядка прошла успешно и устройство можно отключать.

C учетом технологических особенностей аккумуляторов их принято заряжать током величиной 10% от емкости. Например, если аккумулятор имеет емкость 90 Ач, то оптимальный зарядный ток находится в пределах 9А, а время подзарядки будет составлять около 10 часов.

Для экстренной ускоренной зарядки можно повысить ток и сократить время заряда на несколько часов или даже в несколько раз. Но это довольно опасно и крайне отрицательно влияет на работу аккумулятора. При стремительном заряде также нужно следить за температурой электролита.

Если температура выросла больше 45С, то срочно нужно снизить зарядный ток.

 

Как правило, для регулировки параметров заряда на устройствах имеются специальные регуляторы. Если вы не знаете, что и куда крутить, то изучите инструкцию, там подробно должно быть написано как правильно пользоваться прибором, во избежание неприятностей и травм при зарядке.

Как происходит зарядка аккумулятора автомобиля

Расскажем как происходит зарядка автомобильного аккумулятора — 2 способа. Сколько времени потребуется, чтобы полностью его зарядить.

Как происходит процесс

1. Аккумулятор стоит непосредственно в автомобиле, двигатель работает и генератор в рабочем состоянии. В этом случае зарядка идет автоматически. Чем больше держите обороты, а электроприборы по возможности не включаете, тем быстрее идет восстановление заряда. Если ездите мало, то аккумуляторная батарея может не до конца заряжаться от генератора. При длительной поездке по трассе, АКБ машины подзаряжается почти на 100%. Зимой при небольших поездках батарея может не восстановиться и тогда потребуется второй способ. 2. Вынимается батарея из машины, подключаются к заряднику провода минус к минусу, плюс к плюсу. После включаем прибор в сеть и выставляем (если есть такая возможность) зарядный ток. Чем он меньше, тем больше заряда получит батарея. Не перегибайте и не выставляйте самый минимум, а то аккумулятор не «закипит» очень долго. Далее читаем инструкцию, т.к. сейчас зарядное устройство – это настоящий миникомпьютер с кучей свойств.

Сколько времени потребуется

Аккумулятор считается полностью заряженным на 100%, когда электролит «закипел». В среднем зарядка идет 8-10 часов , но время может изменяться от изначального состояния батареи. После закипания нужно подождать минут 10-15 и отключить зарядное устройство. Современные приборы обладают автоматическим режимом и сами выключаются при полном заряде батареи автомобиля.

Чтобы подсчитать время зарядки полностью разряженной батареи, нужно её емкость разделить на ток зарядного устройства плюс 10% от полученного значения. Например, АКБ емкостью 50 А-ч будет заряжаться с нуля 10-амперным зарядным устройством 6 часов. То же устройство зарядит батарею емкостью 100 А-ч до полной подзарядки 11 часов.

Если аккумулятор был полностью посажен и зарядное устройство позволяет выбрать величину тока заряда, то выбирайте минимальное: от 4 до 6А. Так аккумуляторная батарея будет заряжаться не менее 12 часов, зато восстановиться заметно лучше, чем при быстром заряде. При ручной регулировки тока, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 15 В, то ток автоматически уменьшится. При этом регулятор не позволяет выставить ток больший, чем задает схема автоматики. Если зарядное устройство начало уменьшать ток зарядки, то это говорит о достижении батареи 75-95% заряда. Для полного дозаряда потребуется еще от получаса до нескольких часов.
В режиме дозаряда зарядное устройство переходит в буферный режим, когда саморазряд аккумулятора компенсируется током заряда. Длительность работы в буферном режиме не ограничена. Она даже полезна для старых батарей, т.к. после нескольких десятков часов большинство аккумуляторов улучшают и восстанавливают внутреннее сопротивление и ёмкость. Так что, после полного заряда АКБ его можно спокойно оставлять в режиме зарядки, и не боятся выкипания электролита. Если на зарядном устройстве не регулируется сила тока заряда и не отключается при полной зарядке, то делаем так. Нужно следить за состоянием электролита, АКБ считается заряженным, когда жидкость начнет кипеть. Нужно подождать 10 минут после закипания и выключать зарядное устройство. Или не допускать напряжение при зарядке свыше 15-16 В.

Если будет кипеть долго, это навредит АКБ — нужно следить внимательно. Заряжать батарею можно любым зарядным устройством, даже мощным, зарядка будет быстрее, но заряд восполнится не на 100 процентов.

После зарядки желательно промыть и просушить корпус аккумулятора, т.к. на него может попасть кислота. Это приведёт к разряду АКБ, т.к. корпус пропускает напряжение. Для этого нужно измерить напряжение крышки аккумулятора. Если оно отлично от нуля, то батарея пропускает напряжение и ее нужно промыть раствором соды.

ЗУ-55А, зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Предлагаем зарядное устройство, для автомобильных аккумуляторов 

ЗУ-55А, зарядное устройство для авто акб, от 40  до 60 Ач

Зарядное устройство ЗУ-55А предназначено для зарядки автомобильных   кислотных   аккумуляторных   батарей      с номинальным напряжением 12 В и емкостью от 40 до б0 Ач.
Технические данные
Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В …….. 12
Зарядный ток:
среднее значение, А …… 3
максимальный, А……. .4.5
Напряжение    автоматического    отключения    заряжаемой батареи, В……14,2-14,5
Номинальное напряжение сети, В  …….220
Мощность, потребляемая от сети, Вт, не более… 75
Масса. кг, не более….1,4
Среднее значение зарядного тока, соответствует току обеспечиваемому зарядным устройством при подключении к аккумуляторной батареи, заряженной до 50% емкости В процессе зарядки зарядный ток уменьшается от максимального значения при разряженной батареи до величины (1.

5-2)А перед автоматическим отключением батареи.
Зарядное устройство допускает случайные короткие замыкания выходной цели и ошибочное подключение автомобильного аккумулятора с перепутыванием полярности без аварийных последствий При этом выходная цепь автоматически отключается и загорается сигнальный светодиод. После устранения ошибки, зарядное устройство немедленно готово к действию.
Подготовка к работе.
При зарядке автомобильного аккумулятора, снятого с автомобиля, подключите к нему зарядное устройство, соблюдая полярность — ПРОВОД КРАСИОГО ЦВЕТА — к клемме «+».
При зарядке автомобильного аккумулятора, стоящего на автомобиле, отключите клемму»+» аккумулятора от бортовой сети.
Клемму»-» не отключайте.
Провод красного цвета (+) зарядного устройства соедините с клеммой «+» аккумулятора, провод черного цвета (-) подключите к «массе» автомобиля вдали от топливной аппаратуры и батареи.
При всех подготовительных операциях зарядное устройство в сеть 220 В не включать!
Зарядка автомобильного аккумулятора.
Подключите зарядное устройство к сети 220 В По амперметру зарядного устройства проконтролируйте зарядный ток. Ток не должен превышать 4,5А.
Если зарядный ток достигает 5А и более («стрелка на упоре») немедленно отключите ЗУ от сети — неисправна заряжаемая аккумуляторная батарея.
Длительная работа ЗУ при токе (4.5-5)А не допускается, так как ведет к перегреву и выходу из строя зарядного устройства.
Если сразу после включения ток по прибору равен нулю и горит светодиод- аккумуляторная батарея подключена неправильно или на выходе ЗУ короткое замыкание, Устраните ошибку.
При  нормальном  процессе  зарядки  ток  постепенно уменьшается в соответствии с ростом ЭДС батареи. Когда напряжение на клеммах достигнет значения (14,2-14,5) В, автоматика отключит заряжаемую аккумуляторную батарею, а на передней панели ЗУ загорится светодиод Батарея при этом оказывается заряженной не менее чем на 90% своей емкости. Далее зарядное устройство будет периодически включаться и выключаться с периодом несколько минут. Для полной зарядки аккумуляторной батареи рекомендуется выдержать ее в этом режиме до 2 часов, затем отключить зарядное устройство от сети и снять зажимы с батареи.
Проверка работоспособности зарядного устройства при продаже.
Для проверки работоспособности включите вилку зарядного устройства в сеть. На передней панели должен загореться светодиод (неполным свечением)
Замкните несколько раз выходные провода между собой. При этом яркость свечения светодиода должна возрастать, а стрелка амперметра колебаться на нулевом делении шкалы.
Правила хранения зарядного устройства.
Зарядное устройство в заводской упаковке может храниться при температуре воздуха от минус 40 до + 35 ° С и относительной влажности не более 8О %.
При хранении зарядного устройства у потребителя, рекомендуется предохранять его от влаги и пыли прикрыв чехлом или уложив в коробку.

зарядные устройства нового поколения, пусковые устройства для автомобиля

Адреса для самовывоза: Код товара [УТ000000226]

Как работает технология быстрой зарядки в смартфонах

Емкость аккумуляторов современных смартфонов постоянно растет, но и энергопотребление тоже увеличивается. Увеличение объема батареи положительно сказывается на автономности, но приводит к увеличению времени зарядки и производители активно внедряют поддержку ускорения этой функции.

Быстрая зарядка в смартфоне – это технология, которая работает по принципу увеличения силы тока, который подается на батарею от блока питания. Изначально блоки питания для зарядки мобильных устройств выдавали напряжение 5 В с силой 500-1000 мА. Но при таких параметрах теоретически за час можно восполнить на более 1000 мАч емкости аккумулятора смартфона. На практике это значение еще меньше, так как чем больше заряжена батарея – тем сильнее приходится уменьшать силу тока.

Принцип работы быстрой зарядки в смартфоне

Самым первым способом ускорить процесс зарядки стало повышение силы тока. Ранние технологии позволили выдавать силу тока до 2 ампер, при напряжении 5 вольт, что давало мощность в 10 ватт. Однако дальше двигаться таким путем оказалось сложно: для больших токов требуются толстые провода, так как от этого зависит сопротивление жил. С некачественным кабелем даже 2 А получить нелегко, так как возникнут просадки.

Использовать кабель с большим сечением жил проблематично, поэтому производители решили пойти путем увеличения напряжения, при сохранении прежней силы тока. Однако литиевые аккумуляторы требуют для заряда напряжения в узком диапазоне, подать «чистые» 12 В на контакты нельзя. Чтобы решить проблему, были разработаны специальные контроллеры заряда, которые встраиваются в чипсет или на материнскую плату. Они принимают напряжение выше 5 вольт, преобразуя его в оптимальное для аккумуляторных ячеек.

Виды быстрой зарядки для смартфонов

Для того, чтобы повысить скорость зарядки, производители комплектующих для смартфонов разрабатывают новые технологии быстрой зарядки. Компания Qualcomm предлагает QuickCharge, у MediaTek имеется конкурирующая PumpExpress, а у OPPO – аналог под названием VOOC. Samsung предлагает пользователям Fast Adaptive Charging. В смартфонах Asus имеется поддержка Asus BootMaster, в Motorola – TurboPower, а в Huawei – SmartPower.

Актуальные поколения QuickCharge и PumpExpress способны использовать разные напряжения, блоки питания могут выдавать от 5 до 12 В. Зарядное устройство взаимодействует с контроллером заряда, от которого получает «подсказки», какой ток и напряжение следует выдать в данный момент. Может использоваться как ступенчатое регулирование (5, 9, 12 В и т.д.), так и плавное (от 3,2 до 20 В, с шагом 200 мВ, применяется в QuickCharge 3.0).

Так как за беспроводную зарядку отвечает чипсет, то именно от него зависит тип используемой технологии. Самостоятельными можно считать методы Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei, то есть, компаний, производящих чипсеты. Особняком стоит VOOC от Oppo. Она реализована за счет использования многоячеечных аккумуляторов, способных заряжаться параллельно. За счет этого «залить» 2500 мАч можно всего за 15 минут.

Другие технологии быстрой зарядки – это, как правило, вариации на базе QuickCharge, названные другим именем. А в целом – все они используют один принцип: сначала блок питания постепенно увеличивает ток и напряжение, подбирая максимально возможные параметры, потом на максимальной мощности происходит зарядка до 50-70 % емкости, а дальше – идет плавное снижение силы тока и напряжения.

Вредна ли беспроводная зарядка в смартфонах?

Литиевые (литий-ионные и литий-полимерные) аккумуляторы смартфонов чувствительны к силе заряда. Использование некачественного ЗУ, зарядка и разрядка с чрезмерно большими токами могут сокращать их ресурс, поэтому имеют место утверждения о вредности быстрой зарядки.

На самом деле, контроллер питания – достаточно сложно устройство, которое способно подбирать оптимальный режим пополнения емкости. Пока плотность заряда в ячейке аккумулоятора невысокая – он подбирает максимально возможную мощность зарядки. С повышением плотности химические процессы в аккумуляторе ускоряются, усиливается нагрев (а вредит именно он). Контроллер фиксирует это и уменьшает мощность питания, чтобы предотвратить нагрев. Как итог, температурный режим поддерживается в норме, негативное воздействие на аккумулятор сводится к минимуму.

В интернете часто всплывают новости о взрывах смартфонов, а страшилки про то, что это происходит из-за быстрой зарядки, очень распространены. В теории такое действительно возможно, однако часто проблема – не в технологии быстрой зарядки, а в неисправном оборудовании. Использование некачественных блоков питания и кабелей, пользование смартфонов с поврежденным аккумулятором, деформированным корпусом и т.д. – вот главные причины взрывов и возгораний.

Чтобы избежать пожара, взрыва или просто вздутия аккумулятора – достаточно соблюдать несколько простых правил. Нельзя накрывать заражающийся смартфон подушкой или другим предметом, оставлять его заряжаться на нагретом летним солнцем подоконнике или панели автомобиля. Также не рекомендуется использовать кабели и блоки питания сомнительного происхождения.

mobcompany.info

Основные правила зарядки Аккумулятора | АКБ-сервис

— Не заряжайте АКБ, если температура ниже 30С, так как электролит может быть замерзшим.

— Заряжать АКБ в автомобиле не рекомендуется.

— Герметичные и AGM батареи должны заряжаться только с помощью зарядных устройств с постоянным напряжением или «умных» зарядных устройств. Не используйте зарядные устройства с постоянной силой тока и ускоренные режимы заряда.

— У герметичных АКБ нет доступа к электролиту, соответственно, его долив невозможен. У них нет съемных вентиляционных пробок.

Примечание: Так называемые герметичные АКБ, в действительности, таковыми не являются, — у них имеются вентиляционные отверстия, через которые выделяются газы. Более правильный термин для батарей не имеющих пробок — герметизированные АКБ.

— Новая неиспользованная АКБ с напряжением ниже 11 В должна быть сдана в лом, заряжать ее нет смысла.

Общая процедура зарядки АКБ для всех видов зарядных устройств

В данном разделе представлена общая информация для всех видов зарядных устройств. Разделы ниже дают информацию для разных типов зарядных устройств.

Проверьте уровень электролита во всех ячейках. Если он ниже верхнего края сепаратора, долейте дистиллированной или деионизированной воды, чтобы верхний край сепаратора был скрыт. Не наливайте до самого верхнего уровня до зарядки, долейте после зарядки.
Если вы используете зарядное устройство с постоянной силой тока или зарядное устройство с ускоренной зарядкой, снимите вентиляционные пробки перед зарядкой. Нет необходимости убирать пробки, если вы используете зарядные устройства с постоянным напряжением или «умные» зарядные устройства.
Проверьте, отключено ли зарядное устройство.
Подсоединяя зарядное устройство к АКБ, соедините положительный кабель с положительной клеммой и отрицательный кабель – с отрицательной.
Включите зарядное устройство. Ниже смотрите правильные условия зарядки в зависимости от типа вашего зарядного устройства.
Остановите зарядку, если АКБ начинает выделять газ (небольшое выделении газа нормально на последних этапах зарядки) или, если температура АКБ поднимается выше 500С.
Отключите зарядное устройство.
Подождите 20 минут, чтобы газ вышел, а затем отсоедините провода от АКБ, так как некоторые зарядные устройства могут оставаться под напряжением и вызвать искрение.
Проверьте уровень электролита во всех ячейках и произведите долив, если необходимо.
Закрутите вентиляционные пробки, если снимали их.
Вымойте АКБ горячей водой и высушите ее.
Примечание: Многие покупатели аккумуляторных батарей недооценивают длительность зарядки разряженной АКБ. Это приводит к тому, что покупатели возвращают рабочую батарею с претензией на то, что она не принимает заряд.

Виды зарядных устройств и как их использовать

Существует множество типов зарядных устройств: их рабочие принципы и процедуры использования приведены ниже.

1. Зарядные устройства постоянного тока

Данный тип зарядных устройств (ЗУ) обеспечивает фиксированную постоянную заранее установленную величину силы тока в независимости от напряжения АКБ во время всего процесса зарядки. Не заряжайте AGM батареи зарядными устройствами постоянного тока!

Процедура зарядки с помощью устройств постоянного тока

А. В идеале нужно заряжать каждую аккумуляторную батарею на отдельном зарядном устройстве. Если это невозможно, заряжайте АКБ, соединив их последовательно. Не рекомендуем заряжать АКБ, соединив их параллельно, — при этом невозможно контролировать количество тока, проходящего через каждую АКБ. Если АКБ с разным уровнем заряженности заряжаются соединенными последовательно, каждую АКБ нужно убирать, как только она зарядится (если вы будете ждать, когда зарядится последняя АКБ, некоторые батареи получат избыточный заряд).

Б. Измерьте напряжение разомкнутой цепи АКБ. Чтобы получить стабильное напряжение, АКБ не нужно использовать или заряжать минимум за 3 часа до проверки напряжения.

В. Зарядите АКБ рекомендованной производителем силой тока (как правило, она составляет 1/10 от номинальной емкости АКБ). Если невозможно установить на ЗУ рекомендованную силу тока, увеличьте или сократите пропорционально время зарядки. Например, если рекомендуется заряжать АКБ при 4А в течение 6 часов (24 Ач = 4 х 6), то , при силе тока в 2А заряжайте АКБ в течение 12 часов (24 Ач = 12 х 2).

Г. Заряжайте АКБ то количество часов, которое указано в таблице ниже, в зависимости от напряжения разомкнутой цепи. Например, если АКБ имеет напряжение 12,16 В, заряжайте ее 10 часов при рекомендованной производителем силой тока.

Напряжение разомкнутой цепи (В)    Время заряда (часы)
выше 12,40    4
12,31 — 12,40    6
12,21 – 12,30    8
12,11 – 12,20    10
12,01 — 12,10    12
11,91 – 12,00    14
11,81 – 11,90    16
11,71 – 11,80    18
11,00 – 11,70    20
ниже 11,00    См. параграф «Д» ниже
Д. Если вы заряжаете сверхразряженную АКБ бывшую в эксплуатации с напряжением ниже 11В, может понадобиться специализированное зарядное устройство, которое может обеспечить очень высокое зарядное напряжение, и необходимый ток сначала может быть недостижим. В таком случае следите за током и регулируйте его при необходимости во время зарядки.

Примечание: Если АКБ избыточно разряжена, то срок ее службы и характеристики могут быть значительно сокращены из-за необратимой сульфатации. Зарядка может еще больше снизить ее возможный срок службы.

2. Зарядные устройства постоянного напряжения

Данный тип ЗУ обеспечивает фиксированное постоянное заранее установленное напряжение в течение зарядного периода. Ток не может быть установлен, и он будет падать по мере увеличения степени заряженности АКБ.

Процедура зарядки с помощью зарядных устройств постоянного напряжения и модифицированных зарядных устройств постоянного напряжения

А. Эти зарядные устройства предназначены для зарядки одной АКБ за один раз.

Б. Остановите зарядку, если АКБ начинает выделять газ, а напряжение АКБ не растет в течение 2 часов.

Примечание: Большинство зарядных устройств постоянного напряжения не могут заряжать сильно разряженные АКБ (ниже 11 В) за короткий отрезок времени. 24 часа минимум – это норма. Возможно, зарядить сильно разряженную АКБ вообще не удастся.

3. Модифицированные зарядные устройства постоянного напряжения

Большинство коммерческих зарядных устройств, особенно используемых в домашних условиях, относятся к зарядным устройствам этого типа, на них нельзя заранее установить ни напряжение, ни ток.

Процедура зарядки с помощью модифицированных зарядных устройств постоянного напряжения.

А. Следуйте процедуре, описанной выше в параграфе Процедура зарядки с помощью зарядных устройств постоянного напряжения.

4. «Умные» зарядные устройства

Самое последнее поколение зарядных устройств может мониторить состояние АКБ и поставлять автоматически контролируемый заряд, который зарядит АКБ в кратчайшее время без повреждений и без избыточного заряда. Некоторые «умные» зарядные устройства имеют специальные режимы для зарядки «кальциевых» АКБ и могут зарядить их в состоянии глубокого разряда, чего не могут сделать другие типы зарядных устройств.

Процедура зарядки с помощью «умных» зарядных устройств

А. Следуйте инструкциям производителя.

Б. Эти зарядные устройства могут заряжать глубоко разряженные АКБ (ниже 11 В). Есть специальные режимы для зарядки «кальциевых» АКБ.

5. Быстрые зарядные устройства (бустеры)

Они обеспечивают очень высокий начальный ток и используются в основном для быстрой зарядки разряженных АКБ, когда это срочно нужно покупателю (ускоренный или предпусковой режим зарядки). Ток снижается по мере увеличения степени заряженности АКБ, нужно следить за температурой АКБ, чтобы она не перегревалась.

Процедура зарядки с помощью быстрых зарядных устройств

А. Бустеры могут использоваться только в исключительных случаях, так как быстрый заряд сильно сокращает срок службы АКБ, особенно если она заряжается с помощью этих устройств не в первый раз.

Б. Никогда не заряжайте с помощью таких устройств сильно разряженную АКБ (ниже 11В), так как она будет сильно сульфатирована, чтобы принять заряд: сдайте АКБ в лом или заряжайте обычным образом.

В. Используйте только быстрые зарядные устройства, лимитирующие зарядное напряжение до максимального 14,2 В, и у которых есть мониторинг температуры.

Г. Внимательно следуйте инструкциям производителя зарядных устройств.

Зарядка батареи

Table of Contents »

Введите поисковый термин и щелкните .

Батарея поставляется в разряженном состоянии. Перед использованием фотокамеры зарядите батарею.

• В фотокамере используется аккумуляторная батарея NP-95.
• Требуется примерно 4 часа, чтобы полностью зарядить батарею.

1. Вставьте батарею в зарядное устройство.

   Вставьте батарею, соблюдая полярность в соответствии с метками .

   ---

   Перед зарядкой батареи установите прилагаемый адаптер (прилагается к комплекту поставки).

   Адаптер

   Входящий в комплект кабель питания переменного тока предназначен для использования исключительно с поставляемым зарядным устройством. Не используйте прилагаемое зарядное устройство с другими кабелями и не используйте прилагаемый кабель с другими устройствами.

2. Вставьте зарядное устройство в розетку.

   Вставьте зарядное устройство в розетку в помещении. Загорится индикатор зарядки.

3. Зарядите батарею.

   Выньте батарею после окончания зарядки.

Индикатор зарядки батареи

Индикатор зарядки показывает состояние заряда батареи следующим образом:

Индикатор зарядки	Состояние батареи	Действие
Откл.	Батарея не вставлена.	Вставьте батарею.
	Батарея полностью заряжена.	Выньте батарею.
Вкл.	Батарея заряжается.	—
Мигает	Ошибка батареи.	Отключите зарядное устройство и выньте батарею.

---

Выньте зарядное устройство из розетки, если оно не используется.

Удалите загрязнение с контактов батареи чистой сухой тканью. Несоблюдение этого требования может помешать зарядке батареи.

Не наклеивайте наклейки и другие предметы на батарею. Несоблюдение этой меры предосторожности может привести к тому, что батарею нельзя будет вынуть из фотокамеры.

Не замыкайте контакты батареи. Батарея может перегреться.

Прочтите предостережения в разделе «Батарея и источник питания».

Используйте только те зарядные устройства, которые предназначены для использования с этой батареей. Невыполнение этого требования может привести к выходу устройства из строя.

Не удаляйте с батареи наклейки и не пытайтесь раздвинуть или отделить внешний корпус.

Батарея постепенно разряжается, даже если ее не использовать. Зарядите батарею за один или два дня до использования.

Время зарядки может увеличиваться при очень низких или очень высоких температурах.

Зарядка с помощью компьютера

Батарею можно зарядить, подключив камеру к компьютеру. Подсоедините входящий в комплект USB-кабель, как показано на рисунке, убедившись в том, что разъемы вставлены до упора.

Подсоедините фотокамеру непосредственно к компьютеру; не используйте концентратор USB или клавиатуру.

Если компьютер переходит в спящий режим во время зарядки, процесс зарядки остановится. Для продолжения зарядки отключите спящий режим на компьютере, отсоедините и снова подсоедините USB-кабель.

Зарядка может быть недоступна в зависимости от технических характеристик компьютера, настроек или условий.

Иконки состояния батареи показывают заряд батареи, когда камера включена, а индикаторная лампа показывает его, когда камеры выключена.

Иконка состояния батареи, когда камера включена	Индикаторная лампа, когда камера выключена	Состояние батареи
(желтый)	Вкл.	Батарея заряжается.
(зеленый)	Откл.	Зарядка закончена.
(красный)	Мигает	Батарея неисправна.

Зарядка автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор – важная деталь электрической цепи автомобиля. Без него невозможен запуск двигателя, да и в движении без него возникают трудности. Поэтому поддержание аккумулятора в исправном и заряженном состоянии – важнейшая задача владельца автомобиля.

Казалось бы – чего сложного, ведь при движении батарея постоянно подзаряжается от генератора переменного тока с выпрямительными диодами внутри, преобразующими трехфазный переменный ток в постоянный. За током заряда следит электронная схема, обеспечивающее на клеммах аккумулятора напряжение постоянной величины. Но все не так просто.

Как и любая батарея, автомобильный аккумулятор способен к саморазряду. При длительной стоянке автомобиля за счет токов утечки по поверхности батареи и внутри нее заряд теряется. Поэтому корпус аккумулятора поддерживают в чистоте, регулярно протирая его от загрязнений. Сами по себе они не приносят много вреда, но при конденсации влаги на корпусе становятся проводником. Между плюсовой и минусовой клеммами образуется цепь для тока, разряжающего батарею.

Еще одной типичной причиной разряда автомобильного аккумулятора является забывчивость водителя. При ярком солнечном свете не бросается в глаза тот факт, что вы забыли выключить фары или габаритные огни. Следующие в рейтинге забытых электроприборов – автомагнитола в дежурном режиме или на паузе, фонари освещения салона, багажника. Маломощная лампочка за ночь способна основательно разрядить батарею.

Аккумулятор на автомобиле

Но основные проблемы автомобилистов начинаются зимой. На холоде емкость аккумулятора падает. При движении автомобиля под капотом температура положительная, батарея работает: двигатель прогретого автомобиля бодро запускается, напряжение в бортовой сети при движении нормальное. Но наутро, после морозной ночи, при попытке завести двигатель автомобилист сталкивается с проблемой: аккумулятор не проворачивает стартер, двигатель не заводится. В этом виноват не только аккумулятор. Масло в картере двигателя и коробке передач густеет, коленчатый вал проворачивается с большим усилием.

При запуске двигателя с КПП в холодное время года помогает полезная привычка: перед запуском стартера выжимать педаль сцепления. Первичный вал коробки передач отключается, и нагрузка на стартер становится меньше. Помогает и правильный выбор автомобильных масел по классу вязкости SAE: характеристики масла должны соответствовать температуре, при которой эксплуатируется автомобиль.

Но это не поможет, если аккумулятор разряжен. Перед началом зимнего сезона его нужно обязательно полностью зарядить, и следить за уровнем заряда в процессе эксплуатации. Обратите внимание на срок службы батареи: изношенный аккумулятор справляется со своими обязанностями летом, но наотрез отказывается работать с наступлением холодов. Такая батарея подлежит замене.

Что нужно иметь для правильной эксплуатации аккумулятора

Из всего сказанного следует, что устройство для зарядки аккумуляторов – необходимый атрибут каждого автомобилиста.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Можно иметь в хозяйстве еще и нагрузочную вилку для проверки аккумуляторов под нагрузкой. При покупке нового аккумулятора в магазине с ее помощью проверяют его заряженность. Но можно обойтись и без нее.

Нагрузочная вилка для проверки аккумуляторов

Если у вас обслуживаемый аккумулятор, то для контроля плотности электролита в нем потребуется ареометр. Обслуживаемый аккумулятор внешне отличается от необслуживаемого отсутствием отверстий для доступа к электролиту (для 12-вольтового аккумулятора их шесть).

Ареометр

Теперь рассмотрим способы зарядки аккумуляторов, и начнем – с аварийных.

Запуск от аккумулятора другого автомобиля

Это – не совсем способ зарядки, но знать про него нужно. Используется он в случаях, когда нет возможности зарядить батарею, а завести автомобиль нужно непременно. Обычно им пользуются, если аккумулятор отказал в пути, и нужно двигаться домой для ремонта, или при срочном запуске для осуществления важной поездки. Процесс называют «прикуриванием».

Для этого останавливают любой проезжающий мимо автомобиль. Его аккумулятор соединяют параллельно с разряженным аккумулятором аварийной машины. Потребуются два специальных проводника большого сечения с мощными зажимами типа «крокодил» на концах. Не все автомобилисты возят с собой такие. Поэтому, если у вас их нет, придется остановить несколько машин подряд.

Подключают провода при заглушенном двигателе автомобиля донора, при этом плюсовые клеммы соединяют между собой, а минусовая клемма аккумулятора донора подключается к массе автомобиля, который требуется завести. Ошибка приведет к плачевным результатам. Затем дают немного подзарядиться аккумулятору и пытаются завести автомобиль. После успешного старта дают немного поработать двигателю, затем снимают провода: сначала минусовой, затем – плюсовой.

Схема соединения аккумуляторов для «прикуривания»

Не каждый автомобилист соглашается заводить посторонний автомобиль, и на это есть веские причины. В случае неисправностей в электропроводке аварийной машины он рискует сам получить повреждения.

Разновидность «прикуривания» — использование пускозарядных устройств. Они работают в двух режимах: заряд аккумулятора и запуск автомобиля. Второй режим помогает аккумулятору во время старта двигателя, подменяя его.

Пускозарядное устройство

Способ безопасен, но пускозарядные устройства громоздки, дороги и окупаются только при использовании в гаражах организаций, имеющих много техники.

Быстрый заряд аккумулятора

Выполняется в случаях, когда необходимо быстро реанимировать способность автомобиля к движению, при этом зарядное устройство доступно к использованию.

Ток заряда устанавливается максимально возможным, но не превышающим емкость аккумулятора. В реальности он ограничивается возможностями зарядного устройства. Если зарядка производится в зимний период, желательно прогреть аккумулятор перед ней до комнатной температуры. В процессе заряда контролируется температура электролита, если она повысилась до 45 градусов – зарядку останавливают и дают электролиту остыть.

Способ является немного варварским, поэтому пользоваться им нужно как можно реже.

Зарядка при постоянном токе

Теперь поговорим о способах, применяемых для качественной зарядки, безопасной для аккумулятора. Один из таких способов: зарядка аккумулятора током, не изменяющимся на всем ее протяжении. Величина его для кислотных аккумуляторов составляет 1/10 от его рабочей емкости, а для щелочных – 1/4.

Во время зарядки постоянно контролируют зарядный ток, корректируя его величину, и следят за уровнем напряжения на батарее. Критерием полной зарядки является напряжение 16,3 – 16,3 В на батарее, а также сохранение неизменными тока и напряжения в течение 1-2 часов при обильном выделении газов внутри аккумулятора. В связи с этим нельзя пользоваться открытым огнем вблизи заряжаемого аккумулятора, иначе произойдет взрыв.

Для снижения выделения газов можно в конце заряда ступенчато уменьшать зарядный ток. У обслуживаемых кислотных аккумуляторов периодически контролируют плотность электролита, сравнивая ее с требуемой.

Зарядка при постоянном напряжении

Во время процесса заряда напряжение на батарее поддерживается неизменным. При 16,3-16,4 В 12-вольтовая батарея зарядится за 20-24 часа. При снижении этой величины время заряда увеличивается.

Ток заряда в его начале велик, а по мере зарядки он уменьшается. В начальный момент потребуется либо ограничить ток, либо снизить величину напряжения, если зарядное устройство не сможет выдать требуемую мощность на полностью разряженную батарею.

Зарядка аккумулятора генератором автомобиля происходит именно так. Но главный недостаток этого способа: полностью батарею с его помощью зарядить нельзя. Поэтому рекомендуют при эксплуатации использовать их поочередно. Если есть возможность постоянного наблюдения за параметрами зарядки – используйте метод с постоянным зарядным током.

Оцените качество статьи:

Как работают аккумуляторы — стенограмма видео и урока

Компоненты батареи

Батарея — это электрохимический элемент или серия элементов, в которых участвуют электрохимические окислительно-восстановительные реакции, называемые окислением и восстановлением. Окисление — это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, теряет один или несколько электронов. Этот процесс окисления приводит к увеличению общего заряда вещества. С другой стороны, восстановление — это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, приобретает один или несколько электронов.Этот процесс восстановления приводит к уменьшению общего заряда вещества. Мнемоника, которая часто используется для запоминания окисления и восстановления: OIL RIG :

O xidation I s около L oss электронов и R eduction I s около G ain электронов

Электрохимическая ячейка состоит из трех основных частей, которые включают два электрода (анод и катод) и электролит. Анод , или отрицательный электрод, обычно представляет собой металл или какой-либо сплав.Катод , или положительный электрод, обычно представляет собой оксид или сульфид металла. Электроды являются проводниками электричества, но никогда не делаются из одних и тех же проводящих материалов. Электролит — это ионный проводник, разделяющий два электрода. Это среда, через которую происходит перенос ионов между анодом и катодом. Серная кислота — это обычный электролит, который содержится в аккумуляторных батареях.

Изображение батареи

Процесс разрядки

Вернемся к нашему начальному примеру: Фред не смог поговорить со своим боссом с первой попытки, потому что батарея его телефона уже была разряжена.Во время разряда аккумулятор работает как гальванический элемент, в котором химическая энергия преобразуется в электрическую.

Процесс разряда в аккумуляторе

Ионы электролита реагируют с атомами в аноде, что приводит к накоплению электронов, вызывая отрицательный заряд анода. На катоде химические реакции с электролитами вызывают расходование электронов, в результате чего катод становится положительным.Следовательно, у нас слишком много электронов на аноде и мало электронов на катоде. Электроны будут стремиться перемещаться от отрицательного участка с более высоким потенциалом к ​​положительному участку с более низким потенциалом, то есть от анода к катоду. У нас возникнет соблазн сказать, что движение электронов будет происходить непосредственно от анода к катоду внутри элемента, но электролит действует как барьер. Итак, как будут двигаться электроны? Это можно сделать только с помощью внешней цепи, подключив снаружи электрический провод между анодом и катодом.Анод подвергается окислению, так как происходит потеря электронов, тогда как катод подвергается восстановлению, когда происходит усиление электронов. Также через электролит проходит поток отрицательных ионов от места восстановления к месту окисления.

Процесс подзарядки

Помните из нашего раннего примера, что Фред, наконец, смог поговорить со своим боссом после того, как зарядил аккумулятор своего телефона, подключив его к розетке? Здесь процессы окисления и восстановления, которые происходили во время разряда, теперь меняются местами, так что электрическая энергия преобразуется обратно в химическую энергию.

Процесс зарядки в аккумуляторе

Во время зарядки аккумулятор работает как электролитическая ячейка. Когда ячейка подключена к внешнему источнику энергии, электроны на катоде вынуждены возвращаться к аноду. Происходит движение электронов от внешнего источника питания к аноду. С другой стороны, электроны удаляются с катода.

И снова электроны связываются с ионом в аноде, тем самым позволяя заряжать батарею.Когда батарея полностью заряжена, на аноде имеется избыток электронов, что дает ему отрицательный заряд, и дефицит на катоде, что дает ему положительный заряд, что приводит к разности потенциалов на элементе.

Факторы, влияющие на срок службы батареи

Давайте рассмотрим три основных фактора, которые могут повлиять на срок службы аккумуляторной батареи.

1. Температура

После того знаменитого происшествия в понедельник Фред решил хранить батарейки в морозильной камере, когда они не используются.Не волнуйтесь, он не сошел с ума! Скорость химических реакций фактически увеличивается с температурой. Это означает, что при более низких температурах скорость саморазряда батарей снижается.

2. Cyclic Life

Аккумуляторы не вечны. Аккумулятор выполняет цикл , когда он заряжается и разряжается один раз. Со временем повторение этого процесса вызывает дефекты и неровности металлической поверхности, тем самым препятствуя ее правильному окислению.Электроны больше не могут проходить через цепь, и батарея умирает. Более новые батареи могут длиться тысячи циклов зарядки.

3. Перезаряд

Перезарядка может повредить электроды и сократить срок службы. Умные зарядные устройства можно использовать, чтобы узнать, когда аккумулятор полностью заряжен, и прекратить зарядку.

Резюме урока

Давайте сделаем несколько минут, чтобы повторить то, что мы узнали.

Перезаряжаемый аккумулятор или вторичный аккумулятор — это аккумулятор, который можно перезаряжать и использовать много раз.Зарядка и разрядка батарей связаны с окислительно-восстановительной химией, в которой окисление — это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, теряет один или несколько электронов, а восстановление — это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, получает один или больше электронов. Мы также восстановили компоненты батареи, в том числе анод , или отрицательный электрод; и катод или положительный электрод; и электролит , который представляет собой ионный проводник, разделяющий два электрода.

Разрядка аккумулятора включает преобразование химической энергии в электрическую. Электроны движутся по внешней цепи от анода (отрицательный электрод) к катоду (положительный электрод). Окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде.

При подзарядке аккумулятора электрическая энергия преобразуется в химическую. Во время перезарядки происходит движение электронов от внешнего источника питания к аноду, а с другой стороны электроны удаляются с катода.

Наконец-то мы узнали, что срок службы батареи зависит от температуры, при которой она используется; его циклический срок службы, в котором цикл — это когда он заряжается и разряжается один раз; и независимо от того, завышена ли она.

Внутри аккумуляторной батареи | Тех

Дата: 2021-09-02

Механизм разгрузки

Разряд снимает электричество с аккумулятора. Электрохимические реакции происходят в первичных или перезаряжаемых батареях, и в результате этих реакций испускаются электроны.Мы объясним, как электричество генерируется в результате электрохимической реакции в батарее.

В аккумуляторной батарее есть положительный и отрицательный электроды. Отрицательный электрод излучает электроны в результате реакции окисления, вызванной связыванием с кислородом. С другой стороны, реакция восстановления происходит за счет поглощения электронов на положительном электроде. Другими словами, избыточные электроны, генерируемые на отрицательном электроде, перемещаются, чтобы компенсировать недостающие электроны за счет реакции восстановления, которая происходит на положительном электроде.

Окислительно-восстановительная реакция, происходящая на каждом электроде, различается в зависимости от материала электрода и раствора электролита. Эти химические реакции продолжаются до тех пор, пока не перестанет существовать необходимое для реакции вещество. Другими словами, аккумулятор может вырабатывать электричество до полной разрядки.

Механизм заряда

С другой стороны, зарядка отправляет электричество в аккумуляторные батареи для повторного использования. В полностью разряженной батарее вещества в батарее поддерживают химическое равновесие без каких-либо электрохимических реакций.Однако можно вернуться в состояние до разряда, вызвав химическую реакцию, которая извлекает электричество из положительного электрода и передает электроны отрицательному электроду.

На положительном электроде происходит реакция окисления, а на отрицательном электроде за счет разряда — реакция восстановления. Электроны, посланные от внешнего источника питания, вызывают обратную электрохимическую реакцию в аккумуляторной батарее. С другой стороны, первичные батареи нельзя заряжать.Поскольку химическая реакция является необратимой или стоимость зарядки высока, даже если это обратимая реакция, она является одноразовой.

Химическая реакция и электрические характеристики во время заряда и разряда

Теперь мы представляем примеры химических реакций во время заряда / разряда и электрические характеристики различных аккумуляторов с точки зрения «электрохимии».

Сначала мы объясним химическую реакцию внутри аккумуляторной батареи на примере NiMH (никель-металлогидридная батарея).Соединение никелевой кислоты используется для положительного электрода, а сплав для хранения водорода используется для отрицательного электрода в NiMH. Во время зарядки молекулы воды образуются из гидроксид-ионов на положительном электроде. Молекулы воды разлагаются на атомы водорода и ионы гидроксида на отрицательном электроде, а атомы водорода хранятся в сплаве для хранения водорода. Формула химической реакции выглядит следующим образом (M означает сплав для хранения водорода).

Во время разряда ионы гидроксида генерируются молекулами воды на положительном электроде, и они перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду в электролите.Ионы гидроксида, перенесенные на отрицательный электрод, принимают ионы водорода из сплава для хранения водорода и возвращаются к молекулам воды. Формула химической реакции выглядит следующим образом.

Если эту реакцию записать в формуле электрохимического равновесия, она принимает следующий вид.

Эта вторая строка описывает стандартный электродный потенциал E ⁰ посредством электрохимической реакции. Электрические характеристики батареи можно описать стандартным электродным потенциалом, который теоретически может выдавать потенциал.

Электричество вырабатывается в результате химической реакции в батарее. А количество поставляемой электроэнергии зависит от типа аккумулятора. Так же, как атомы и молекулы обладают индивидуальностью, энергия генерируемых электронов также зависит от электрохимической реакции.

Теоретическая электродвижущая сила определяется разностью электрических потенциалов, генерируемых комбинацией материалов положительного и отрицательного электродов. Это стандартный электродный потенциал.Тогда энергия электронов, генерируемых на каждом полюсе, определяется потенциалом, измеренным с помощью SHE (стандартного водородного электрода). «vs. ОНА» означает «СТАНДАРТ ОНА».

Например, в случае литий-ионной аккумуляторной батареи, если вы используете литий-кобальтит (LiCoO ₂ ) для положительного электрода и углерод для отрицательного электрода для извлечения электронов из Li, разница электрического потенциала с SHE составляет +0,87 V для положительного электрода и -2,83 для отрицательного электрода.Стандартный потенциал электрода составляет 0,87 — (-2,83) = 3,7 В относительно SHE.

Аналогично, 1,32 В относительно SHE для NiCd (никель-кадмиевых) батарей и 1,55 В относительно SHE для NiMH аккумуляторов. Однако ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора и никель-металлгидридного аккумулятора составляет около 1,2 В, что немного ниже теоретических значений.

В случае свинцовых аккумуляторных батарей, которые часто используются в автомобильных батареях, диоксид свинца (PbO ₂ ) используется для положительного электрода и свинца (Pb) для отрицательного электрода.Тогда стандартный электродный потенциал положительного электрода стандарта SHE составляет 1,70, а отрицательного электрода -0,35, это будет около 2,0 В относительно SHE. Это значение практически совпадает с номинальным значением электродвижущей силы свинцовой аккумуляторной батареи.

Стандартные электродные потенциалы каждой батареи приведены в таблице 1.

Ну а что нам улучшить электродвижущую силу? Для литий-ионных аккумуляторов потенциал, при котором Li испускает электроны, составляет примерно -3.0 В против SHE, так что почти достиг теоретического предела. Следовательно, нет другого выбора, кроме как поднять потенциал с положительной стороны. В качестве другого варианта мы рассматриваем одну батарею как единицу, называемую «ячейкой». Напряжение можно увеличить, подключив несколько ячеек последовательно. Например, в случае свинцовой аккумуляторной батареи одна ячейка имеет напряжение 2 В, поэтому в случае автомобильной батареи на 12 В. шесть элементов подключаются последовательно. То же самое и с портативным компьютером. Например, ЭДС реализуется подключением трех литий-ионных аккумуляторов последовательно в случае 10.Привод 8 В.

Наконец, я объясню эффект памяти. Эффект памяти вызывает падение напряжения аккумулятора в случае никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, если аккумулятор заряжается до полной разрядки. Это называется эффектом памяти, потому что он основан на эффектах предыдущей разрядной ситуации. При зарядке до полной разрядки напряжение, необходимое для работы, не может быть получено в случае оборудования, требующего высокого напряжения, такого как цифровая камера. Известно, что он восстанавливается после полной разрядки, но мы не уверены, почему существуют эффекты памяти.

С другой стороны, литий-ионные батареи не обладают эффектом памяти и подходят для многократного использования. Однако как для положительных, так и для отрицательных электродов происходит реакция интеркаляции, при которой Li + входит и выходит из зазора в материале структуры электрода. Это заставляет материал электрода слегка расширяться и сжиматься из-за заряда и разряда. Но он стабильнее других аккумуляторов.

Структура батареи редко нарушается реакцией интеркаляции.Однако используемый материал разрушается и расширяется из-за осаждения металлического лития, потому что перезарядка или переразрядка повторяются. В результате аккумуляторная батарея смартфона, в котором используется литий-ионный аккумулятор, расширяется, а иногда воспламеняется или взрывается.

Соответствующие технические знания

DOE объясняет … Батареи | Министерство энергетики

Аккумуляторы и аналогичные устройства принимают, хранят и отпускают электроэнергию по запросу.В батареях используется химия в форме химического потенциала для хранения энергии, как и во многих других повседневных источниках энергии. Например, бревна хранят энергию в своих химических связях, пока при горении энергия не преобразуется в тепло. Бензин — это запасенная химическая потенциальная энергия, пока она не преобразуется в механическую энергию в автомобильном двигателе. Точно так же, чтобы батареи работали, электричество должно быть преобразовано в форму химического потенциала, прежде чем оно может быть легко сохранено. Батареи состоят из двух электрических клемм, называемых катодом и анодом, разделенных химическим материалом, называемым электролитом.Чтобы принимать и высвобождать энергию, батарея подключается к внешней цепи. Электроны движутся по цепи, в то время как одновременно ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся через электролит. В перезаряжаемой батарее электроны и ионы могут двигаться в любом направлении через цепь и электролит. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, таким образом заряжая аккумулятор; когда они движутся в другом направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электрическую цепь и разряжают батарею.Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы перемещаются внутри батареи через электролит, чтобы уравновесить заряд электронов, проходящих через внешнюю цепь, и создать устойчивую перезаряжаемую систему. После зарядки аккумулятор может быть отключен от цепи для хранения химической потенциальной энергии для последующего использования в качестве электричества.

Батареи были изобретены в 1800 году, но их химические процессы сложны. Ученые используют новые инструменты, чтобы лучше понять электрические и химические процессы в батареях, чтобы создать новое поколение высокоэффективных аккумуляторов электроэнергии.Например, они разрабатывают улучшенные материалы для анодов, катодов и электролитов в батареях. Ученые изучают процессы в аккумуляторных батареях, потому что они не полностью меняются, когда батарея заряжается и разряжается. Со временем отсутствие полной замены может изменить химический состав и структуру материалов батареи, что может снизить производительность и безопасность батареи.

Департамент науки и хранения электроэнергии Министерства энергетики США

Исследования, проведенные при поддержке Управления науки Министерства энергетики США и Управления фундаментальных энергетических наук (BES), привели к значительным улучшениям в хранении электроэнергии.Но мы все еще далеки от комплексных решений для хранения энергии следующего поколения с использованием совершенно новых материалов, которые могут значительно увеличить количество энергии, которое может хранить батарея. Это хранилище имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в нашу систему электроснабжения. Поскольку усовершенствование аккумуляторных технологий имеет важное значение для повсеместного использования подключаемых к электросети электромобилей, хранение также является ключом к уменьшению нашей зависимости от нефти при транспортировке.

BES поддерживает исследования отдельных ученых и в многопрофильных центрах.Самый крупный центр — Объединенный центр исследований в области накопления энергии (JCESR), центр энергетических инноваций Министерства энергетики США. Этот центр изучает электрохимические материалы и явления на атомном и молекулярном уровне и использует компьютеры для разработки новых материалов. Эти новые знания позволят ученым разработать более безопасные накопители энергии, которые служат дольше, заряжаются быстрее и обладают большей емкостью. По мере того как ученые, поддерживаемые программой BES, достигают новых успехов в науке об аккумуляторах, эти достижения используются прикладными исследователями и промышленностью для продвижения приложений в области транспорта, электросетей, связи и безопасности.

Факты о хранении электрической энергии

• Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена совместно Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных батарей».
• Электролитный геном в JCESR создал вычислительную базу данных с более чем 26 000 молекул, которую можно использовать для расчета ключевых свойств электролита для новых, усовершенствованных аккумуляторов.

Ресурсы и связанные термины

Научные термины могут сбивать с толку.DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки. В нем также описывается, как эти концепции применимы к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.

BU-401: Как работают зарядные устройства?

Узнайте, какое зарядное устройство лучше всего подходит для вашего приложения

Хорошее зарядное устройство обеспечивает основу для надежных и хорошо работающих аккумуляторов.На рынке, чувствительном к цене, зарядным устройствам часто уделяется мало внимания и они получают статус «запоздалых». Аккумулятор и зарядное устройство должны идти вместе, как лошадь и повозка. При разумном планировании первоочередное внимание уделяется источнику питания, помещая его в начале проекта, а не после того, как оборудование будет завершено, как это обычно бывает. Инженеры часто не подозревают о сложности источника питания, особенно при зарядке в неблагоприятных условиях.

Рис. 1. Аккумулятор и зарядное устройство должны работать вместе, как лошадь и повозка.
Одно без другого не доставляет. Зарядные устройства

обычно идентифицируются по скорости зарядки. Потребительские товары поставляются с недорогим персональным зарядным устройством, которое хорошо работает при правильном использовании. Промышленное зарядное устройство часто изготавливается третьей стороной и включает в себя специальные функции, такие как зарядка при неблагоприятных температурах. Хотя батареи работают при температуре ниже точки замерзания, не все химические соединения можно заряжать в холодном состоянии, и большинство литий-ионных аккумуляторов попадают в эту категорию. Батареи на основе свинца и никеля заряжаются в холодном состоянии, но с меньшей скоростью.(См. BU-410: Зарядка при высокой и низкой температуре)

Некоторые литий-ионные зарядные устройства (Cadex) включают функцию пробуждения, или «ускорение», чтобы обеспечить возможность подзарядки, если литий-ионный аккумулятор «заснул» из-за чрезмерной разрядки. Состояние сна может возникнуть при хранении батареи в разряженном состоянии, в котором саморазряд доводит напряжение до точки отключения. Обычное зарядное устройство считает такую ​​батарею непригодной к эксплуатации, и аккумулятор часто выбрасывают. Boost применяет небольшой ток заряда, чтобы поднять напряжение до 2.2 В на элемент и 2,9 В на элемент для активации схемы защиты, после чего начинается нормальный заряд. Необходимо соблюдать осторожность, если литий-ионный аккумулятор оставался ниже 1,5 В на элемент в течение недели или дольше. Возможно, образовались дендриты, которые могут поставить под угрозу безопасность. (См. BU-802b: Что делает повышенный саморазряд? На Рисунке 5 исследуется повышенный саморазряд после того, как литий-ионный элемент подвергся глубокому разряду. См. Также BU-808a: Как разбудить литий-ионный аккумулятор во сне. )

Зарядные устройства на основе свинца и лития работают от постоянного тока постоянного напряжения (CCCV) .Ток заряда постоянен, а напряжение ограничивается, когда достигает установленного предела. Достигнув предела напряжения, аккумулятор насыщается; ток падает до тех пор, пока аккумулятор не перестанет принимать дальнейшую зарядку, и быстрая зарядка не прекратится. У каждой батареи свой порог слабого тока.

Батареи на основе никеля заряжаются постоянным током, и напряжение может свободно повышаться. Это можно сравнить с поднятием веса на резинке, когда рука продвигается выше груза.Обнаружение полного заряда происходит при наблюдении небольшого падения напряжения после устойчивого роста. Для защиты от аномалий, таких как закороченные или несовпадающие элементы, зарядное устройство должно включать таймер плато, чтобы гарантировать безопасное завершение зарядки, если дельта напряжения не обнаружена. Также следует добавить датчик температуры, который измеряет повышение температуры с течением времени. Такой метод известен как дельта температуры по времени или dT / dt и хорошо работает с быстрой и быстрой зарядкой.

Повышение температуры является нормальным для никелевых аккумуляторов, особенно при достижении уровня заряда 70 процентов.Это вызывает снижение эффективности заряда, и для ограничения напряжения необходимо снизить ток заряда. Когда оно «готово», зарядное устройство переключается на непрерывную подзарядку, и аккумулятор должен остыть. Если температура остается выше температуры окружающей среды, значит, зарядное устройство работает некорректно, и батарею следует извлечь, поскольку постоянный заряд может быть слишком высоким.

NiCd и NiMH не следует оставлять в зарядном устройстве без присмотра в течение недель и месяцев. Храните аккумуляторы до тех пор, пока они не потребуются, в прохладном месте и перед использованием зарядите их.

Литиевые батареи должны всегда оставаться холодными во время зарядки. Прекратите использование аккумулятора или зарядного устройства, если температура поднимается более чем на 10 ° C (18 ° F) выше окружающей среды при нормальной зарядке. Литий-ионный аккумулятор не может поглощать избыточный заряд и не получает непрерывного заряда при полном заряде. Li-ion-аккумулятор снимать с зарядного устройства не требуется; однако, если он не используется в течение недели или более, лучше всего поместить пакет в прохладное место и зарядить перед использованием.

Типы зарядных устройств

Самым простым зарядным устройством было ночное зарядное устройство, также известное как медленное зарядное устройство.Это восходит к старым никель-кадмиевым временам, когда простое зарядное устройство использовало фиксированный заряд около 0,1C (одна десятая от номинальной емкости), пока батарея была подключена. У медленных зарядных устройств нет функции обнаружения полной зарядки; заряд остается включенным, а полная зарядка разряженной батареи занимает 14–16 часов. При полной зарядке медленное зарядное устройство сохраняет NiCd теплым на ощупь. Из-за пониженной способности поглощать избыточный заряд никель-металлгидридный аккумулятор не следует заряжать с помощью медленного зарядного устройства. Недорогие бытовые зарядные устройства, заряжающие элементы AAA, AA и C, часто используют этот метод зарядки, как и некоторые детские игрушки.Извлеките батареи, когда они теплые.

Быстрое зарядное устройство находится между медленным и быстрым зарядным устройством и используется в потребительских товарах. Время зарядки пустой упаковки 3–6 часов. После заполнения зарядное устройство переходит в состояние «готово». Большинство устройств быстрой зарядки включают датчик температуры для безопасной зарядки неисправного аккумулятора.

Быстрое зарядное устройство предлагает несколько преимуществ, очевидным из которых является более короткое время зарядки. Это требует более тесной связи между зарядным устройством и аккумулятором.При скорости заряда 1С (см. BU-402: Что такое C-скорость?), Которую обычно использует быстрое зарядное устройство, пустые никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы заряжаются чуть более чем за час. По мере того, как батарея приближается к полной зарядке, некоторые зарядные устройства на никелевой основе снижают ток, чтобы приспособиться к более низкому принятию заряда. Полностью заряженный аккумулятор переключает зарядное устройство на непрерывный заряд, также известный как поддерживающий заряд. Большинство современных зарядных устройств на никелевой основе имеют пониженный постоянный заряд, что также позволяет использовать никель-металлгидридные аккумуляторы.

Литий-ионный аккумулятор

имеет минимальные потери при зарядке, а кулоновский КПД лучше 99 процентов.В 1С аккумулятор заряжается до 70% заряда менее чем за час; дополнительное время посвящено заряду насыщения. Литий-ионный аккумулятор не требует заряда насыщения, как свинцово-кислотный; на самом деле лучше не заряжать полностью литий-ионный аккумулятор — батареи прослужат дольше, но время работы будет немного меньше. Из всех зарядных устройств Li-ion самое простое. Никаких уловок, обещающих улучшить характеристики аккумуляторов, как это часто утверждают производители зарядных устройств для свинцовых и никелевых аккумуляторов, не применяется.Работает только элементарный метод CCCV.

Свинцово-кислотный аккумулятор нельзя быстро заряжать, поэтому термин «быстрая зарядка» неверен. Большинство свинцово-кислотных зарядных устройств заряжают аккумулятор за 14–16 часов; что-нибудь медленнее — компромисс. Свинцовую кислоту можно зарядить до 70 процентов примерно за 8 часов; оставшееся время занимает исключительно важный заряд насыщения. Частичная загрузка прекрасна при условии, что свинцово-кислотная кислота иногда получает полностью насыщенную загрузку, чтобы предотвратить сульфатирование.

Ток в режиме ожидания зарядного устройства должен быть низким для экономии энергии.Energy Star присваивает пять звезд зарядным устройствам для мобильных телефонов и другим небольшим зарядным устройствам, потребляющим не более 30 мВт в режиме ожидания. Четыре звезды получают зарядные устройства на 30–150 мВт, три звезды на 150–250 мВт и две звезды на 250–350 мВт. Среднее потребление составляет 300 мВт, и эти устройства получают одну звезду. Energy Star стремится снизить потребление электроэнергии персональными зарядными устройствами, которые в большинстве случаев остаются подключенными, когда они не используются. К сети в любой момент времени подключено более миллиарда таких зарядных устройств.

Простые инструкции при покупке зарядного устройства

• Зарядка аккумулятора наиболее эффективна при низком уровне заряда (SoC).Приемлемость заряда снижается, когда батарея достигает SoC 70% и выше. Полностью заряженный аккумулятор больше не может преобразовывать электрическую энергию в химическую энергию, и заряд должен быть уменьшен до тонкой струйки или прекращен.
• При заполнении аккумулятора сверх полного заряда избыточная энергия превращается в тепло и газ. При использовании литий-ионных аккумуляторов это может привести к отложению нежелательных материалов. Продолжительный перезаряд вызывает необратимый ущерб.
• Используйте зарядное устройство, подходящее для аккумуляторной батареи соответствующего химического состава. Большинство зарядных устройств обслуживают только один химический состав.Убедитесь, что напряжение аккумулятора соответствует напряжению зарядного устройства. Не заряжайте, если другое.
• Емкость батареи в Ач может незначительно отличаться от указанной. Зарядка большей батареи займет немного больше времени, чем меньшая, и наоборот. Не заряжайте, если рейтинг Ah отличается слишком сильно (более 25 процентов).
• Зарядное устройство большой мощности сокращает время зарядки, но существуют ограничения относительно скорости зарядки аккумулятора. Сверхбыстрая зарядка вызывает стресс.
• Свинцово-кислотное зарядное устройство должно переключаться на плавающий заряд при полном насыщении; зарядное устройство на никелевой основе должно переключаться на непрерывную подзарядку при полном заряде.Литий-ионный аккумулятор не может поглощать перезаряд и не получает постоянного заряда. Капельный и плавающий заряды компенсируют потери, вызванные саморазрядом.
• Зарядные устройства должны иметь коррекцию температуры для завершения зарядки неисправного аккумулятора.
• Наблюдать за температурой заряда. Свинцово-кислотные батареи должны оставаться теплыми на ощупь; Батареи на основе никеля нагреваются ближе к концу заряда, но должны остывать в состоянии готовности. Литий-ионный аккумулятор не должен подниматься выше температуры окружающей среды более чем на 10 ° C (18 ° F) при достижении полного заряда.
• Проверьте температуру аккумулятора при использовании недорогого зарядного устройства. Извлеките аккумулятор, когда он теплый.
• Зарядка при комнатной температуре. Прием заряда падает в холодном состоянии. Литий-ионные аккумуляторы нельзя заряжать при температуре ниже точки замерзания.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery University основан на совершенно необходимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Статьи о

BatteryStuff | Объяснение свинцово-кислотной батареи

Стю Олтман — технический редактор журнала Wing World Magazine
Отредактировано и перепечатано с разрешения

Аккумулятор для мотоциклов на 12 В состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек. Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2.1 вольт при полной зарядке. Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим. Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные из свинцовой сурьмы или свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных.В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали. В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция.Зарядка меняет процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже бежали из комнаты, крича и волоча за волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода — положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд.Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор. Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном полюсе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом. Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что аккумулятор, используемый для запуска велосипеда, который просто не заводится, быстро достигает точки, в которой он даже не переворачивает двигатель.Однако, если эту батарею оставить на некоторое время, она, кажется, оживает. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакие перерывы не приведут к его восстановлению. Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера.Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не истощается так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока. Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца.Теперь требуется зарядка.

Саморазряд

Одна не очень приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило — норма саморазряда один процент в день. Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваше Gold Wing с часами, стереосистемой и радио CB никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет «поддерживающую память», чтобы сохранить предварительные настройки радио и время, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер или.020 ампер. Это будет высасывать из вашей батареи около получаса в день при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если велосипед оставить без присмотра и без седла.

Когда аккумулятор заряжается

Зарядка — это процесс, обращающий электрохимическую реакцию в обратном направлении. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, батарея не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство для аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним. Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие люди думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор. Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. Почти полностью заряжен, остается не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию.Уровень зарядного тока, который может применяться без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения батареи». Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезаряд. Аккумулятор может перегреться, и электролит начнет пузыриться. Фактически, часть зарядного тока тратится впустую в виде тепла даже при правильных уровнях заряда, и эта неэффективность создает необходимость возвращать в батарею больше ампер-часов, чем было вытащено.Подробнее об этом позже.

Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу аккумулятора из строя или резко сократить срок его службы. Одна из этих вещей позволяет батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также быстро образуется, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены.Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой. Следовательно, количество доступной площади поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 20 ампер в час может начать работать как батарея на 16 ампер в час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не в состоянии поддерживать достаточное напряжение во время проворачивания коленчатого вала для работы системы зажигания велосипеда.Это последнее условие очевидно, когда двигатель отказывается запускаться, пока вы не уберете палец с кнопки запуска. Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумулятора мгновенно поднимается до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей статье мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка — еще один убийца батареи.Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин и падает на дно батарейного отсека. Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины закоротятся, и аккумулятор выйдет из строя.

Перезарядка — коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя постоянного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительные периоды времени.Https://www.batterystuff.com/battery-chargers/#mce_temp_url# заряжается с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора. Если эта скорость превышает естественную скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие гонщики всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может привести к коррозии пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недостаточная зарядка — это состояние, которое встречается на многих мотоциклах. Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14,4 вольт. Если вы один из тех, кто ездит по автомагистралям между штатами, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Macy, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряженной батареи, но недостаточно для полного заряда. перезарядить разряженный.

Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца.Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт. Если напряжение в вашей системе никогда не станет таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Считайте, что периодическая тщательная зарядка — это как хорошая чистка зубов нитью и зубной нитью. Если вы плохо соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к дантисту и попросить его взорвать и поскрести всю эту мерзость.Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение. Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как при сильном потреблении тока батарея выглядит разряженной. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти. Конусное зарядное устройство или автомобильный регулятор напряжения резко снизят скорость заряда, когда напряжение поднимется выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам.

Несмотря на то, что напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение.Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость. По этой причине вы не должны судить о состоянии заряда аккумулятора, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет снижаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

За последние несколько лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро заряжать разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызывает газообразования и не допускает саморазряда.Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами. Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Обычно они обеспечивают заряд от 650 мА до 1,5 А, в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд поддерживается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13.5 вольт, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений. Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд.

Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газа или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение аккумулятора поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки.Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно составляет от 13,2 до 13,4 вольт. Фактически, плавающее напряжение должно иметь температурную компенсацию от 13,1 вольт при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 вольт при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями для жилых автофургонов имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни одно из мотоциклетных устройств не работает; они используют компромиссную настройку с плавающей запятой.

Итак, я могу просто установить его и забыть, верно? Не совсем так.Во-первых, вам нужно время от времени проверять уровень жидкости в аккумуляторе (если у вас нет герметичного аккумулятора). Еще одна проблема — это проба батареи. Даже если его удерживать на уровне 13 вольт, постоянное напряжение позволит аккумулятору со временем начать сульфатироваться. Для большинства этих устройств я рекомендую отключать зарядное устройство от сети не реже одного раза в 60 дней во время сезонного хранения. Дайте батарее отдохнуть пару дней, а затем снова подключите зарядное устройство.

Все еще здесь?

Если вы все еще читаете это, значит, вы настоящий солдат.Я понимаю, что эта тема может сбивать с толку или даже скучать, но наберись духа; Я легкомысленно относился к тебе. Остается гораздо больше невысказанного, чем то, что здесь показано. Это были «Лучшие хиты Battery». Я надеюсь, что этого было достаточно, чтобы заинтересовать вас, не отправляя вас в информационную перегрузку, и, возможно, теперь, когда вы знаете, сколько способов сократить срок службы батареи, вы знаете, почему никто не может предсказать, как долго прослужит батарея. Многие райдеры, которые считают, что отлично заботятся о своих батареях, на самом деле убивают их добротой.

Выберите зарядное устройство

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Введение в беспроводную зарядку аккумулятора

Беспроводная зарядка устраняет необходимость в кабеле, который обычно требуется для зарядки мобильных телефонов, беспроводных устройств и т. Д. С помощью беспроводного зарядного устройства аккумулятор внутри любого устройства с батарейным питанием можно зарядить, просто поместив устройство рядом с беспроводным передатчиком энергии или специальной зарядной станцией.В результате корпус прибора можно сделать полностью герметичным, даже водонепроницаемым. Помимо присущего ей удобства, беспроводная зарядка также может значительно повысить надежность, поскольку штекер для зарядки на боковой стороне устройства может легко получить механическое повреждение или просто из-за того, что кто-то случайно подключил не тот адаптер. В основе беспроводной зарядки лежит хорошо известный закон индуцированного напряжения Фарадея, обычно используемый в двигателях и трансформаторах.

Применение беспроводной зарядки аккумуляторов

• Смартфоны, портативные медиаплееры, цифровые камеры, планшеты и носимые устройства: Потребители ищут простые в использовании решения, большую свободу позиционирования и более короткое время зарядки.Эти приложения обычно требуют мощности от 2 Вт до 15 Вт. Предпочтительна мультистандартная совместимость. Беспроводная зарядка может сосуществовать с NFC (Near Field Communication) и Bluetooth, что позволяет создавать очень креативные решения. Например, сопряженные телефоны могут заряжать друг друга, когда они размещены вплотную, после согласования соответствующего хоста и клиента.
  
• Аксессуары: Гарнитуры, беспроводные динамики, мыши, клавиатуры и многие другие приложения могут получить выгоду от беспроводной передачи энергии.Подключение зарядных кабелей к крошечным разъемам постоянно сжимающихся устройств является препятствием для создания прочной конструкции. Например, гарнитуры Bluetooth должны быть защищенными от пота, чтобы выжить в тренажерном зале. Только беспроводная зарядка может позволить такую ​​возможность.
  
• Зарядный терминал общего доступа: Размещение зарядных устройств (передатчиков) в общественных местах требует, чтобы системы были безопасными и надежными. Но интеллектуальные системы зарядки могут выходить далеко за рамки автономных решений для зарядки.Они могут обеспечить быстрое подключение к сети и при желании создать платные зарядные станции. Многие кафе, киоски в аэропортах и ​​отели поддерживают эти сценарии. Производители мебели также встраивают незаметные беспроводные передатчики мощности в свои торцевые и боковые столики.
  
• Компьютерные системы: Ноутбуки, ноутбуки, ультрабуки и планшетные ПК — все кандидаты для беспроводной зарядки в качестве хостов или клиентов. Возможности безграничны.
  
• Применение в салоне автомобиля: Беспроводное зарядное устройство идеально подходит для зарядки мобильных телефонов и брелоков, поместив их либо на приборную панель, либо на центральную консоль автомобиля, без неудобных проводов, идущих к гнезду прикуривателя.Более того, поскольку Bluetooth и Wi-Fi требуют аутентификации для подключения телефонов к автомобильной электронике, объединение NFC с беспроводной зарядкой может позволить пользователю не только заряжать телефон, но и автоматически подключать его к автомобильным сетям Wi-Fi и Bluetooth, не проходя через них. любой конкретный процесс настройки.
  
• Электромобили: Умные зарядные станции для электромобилей также появляются, но требуют гораздо большей мощности. Стандарты находятся в стадии разработки.
  
• Разное: Беспроводные зарядные устройства находят применение во всем, где есть батарея. Сюда входят игровые и телевизионные пульты, беспроводные электроинструменты, беспроводные пылесосы, дозаторы мыла, слуховые аппараты и даже кардиостимуляторы. Беспроводные зарядные устройства также могут заряжать суперконденсаторы (суперконденсаторы) или любые устройства, которые традиционно питаются от низковольтного кабеля питания.
  

Стандарты беспроводной зарядки для совместимой беспроводной передачи энергии

За последние несколько лет появилось три основных конкурирующих стандарта беспроводной зарядки, в том числе Qi, PMA и Airfuel ^TM , как описано ниже.Все три по существу основаны на законе индуцированного напряжения Фарадея и используют индуктивные катушки для беспроводной передачи энергии, но определены для работы на разных частотах с разными схемами управления. Таким образом, каждый стандарт беспроводного электропитания предлагает уникальные технологические преимущества с различными уровнями поддержки в отрасли и долей рынка.

В традиционной китайской культуре Ци (произносится как «чи») часто переводится как «естественная энергия», «жизненная сила» или «поток энергии». Это также название отраслевого стандарта, созданного консорциумом Wireless Power Consortium (WPC).Qi в настоящее время поддерживает беспроводную передачу мощности до 5 Вт на расстояние до 5 мм, но быстро расширяется до 15 Вт, а затем до 120 Вт на гораздо большие расстояния.

Основная цель создания любого отраслевого стандарта — это совместимость. Например, любой приемник с логотипом Qi можно разместить на любой панели передатчика, на которой отображается логотип Qi. Возможно, даже на планшете, основанном на другом стандарте, при условии, что микросхема беспроводного приемника поддерживает мультистандартную совместимость.Скоро отпадет необходимость носить с собой фирменные зарядные устройства в дальних поездках.

В то время как стандарт Qi работает в приблизительном диапазоне частот 100–200 кГц, стандарт PMA (Power Matters Alliance) обеспечивает мощность до 5 Вт при почти вдвое большей частоте. Стандарты PMA и Qi на самом деле очень похожи, поскольку основаны на принципах «магнитной индукции» («MI»). Они действительно используют совершенно разные методы связи между беспроводным приемником энергии и передатчиком.

Недавно PMA достигла соглашения с A4WP о создании объединенного стандарта (теперь Airfuel Alliance).Это основано на несколько ином принципе, который называется «MR», что означает магнитный резонанс. Ранние версии стандарта позволяли подавать мощность 3,5 Вт и 6,5 Вт, но недавно она была увеличена до 50 Вт. Хотя MR также основан на основном законе индукции, он состоит из гораздо более слабосвязанного, но более плотно настроенного приемника. и катушки передатчика с очень высокой добротностью (добротность) для обеспечения резонансной передачи на частоте около 7 МГц. Таким образом, Airfuel предлагает большую пространственную гибкость в отношении физического размещения передатчика и приемника.

Основные компоненты беспроводной системы зарядки аккумуляторов

1. Беспроводной передатчик для зарядки питается от входной шины постоянного тока напряжением от 5 В до 19 В, обычно получаемой от порта USB или адаптера питания переменного / постоянного тока.
   
2. Переключаемый транзисторный мост с двумя или четырьмя полевыми транзисторами управляет катушкой и последовательным конденсатором. Резонансная частота устанавливается внутри с помощью последовательного конденсатора.
   
3. Передатчик имеет катушку для передачи энергии за счет электромагнитной индукции.Некоторые передатчики поддерживают массивы из нескольких катушек, управляемые отдельными мостами, которые автоматически выбираются для передачи максимальной связанной мощности в беспроводной приемник энергии.
   
4. Индуцированная мощность передается на беспроводной приемник энергии, который имеет аналогичную катушку для сбора входящей мощности.
   
5. Приемник выпрямляет мощность с помощью диодных выпрямителей, обычно сделанных из полевых транзисторов для повышения эффективности. Он также фильтрует мощность с помощью керамических выходных конденсаторов, а затем подает ее на батарею, которую необходимо зарядить, либо через линейный каскад, либо через импульсный стабилизатор.
   
6. Батарея внутри портативного устройства получает питание и заряжается. Приемник может дать команду передатчику отрегулировать зарядный ток или напряжение, а также полностью прекратить передачу мощности при индикации окончания заряда.
   

Основные соображения при проектировании

Беспроводное электричество, безусловно, представляет собой сложную область, в чем Renesas преуспевает. При интеграции системы беспроводной зарядки в устройство необходимо сначала решить, какой стандарт беспроводного питания наиболее подходит для данного приложения.В некоторых случаях Renesas предлагает двухрежимные решения для максимальной совместимости и удобства.

Выбор катушки определяется стандартами. Все основные производители магнитных устройств предоставляют одинаковые стандартные катушки (в соответствии с определением). Затем инженер обычно выбирает катушки в зависимости от области применения, в зависимости от входного постоянного напряжения и требований к выходу. Тем не менее, соответствующая геометрия и тип катушки обычно являются точными, используемыми в оценочном комплекте конкретного ИС приемника или передатчика.

Как правило, внутри приемника требуется всего несколько миллиметров пространства для размещения катушки и связанной с ней электроники. Некоторое экранирование может потребоваться для предотвращения шума и электромагнитных помех внутри устройства. Датчик уровня топлива обычно не встроен в беспроводные зарядные устройства, поэтому эта функция может потребоваться отдельно.

Еще одно соображение при интеграции состоит в том, что мощность не может передаваться через металлический корпус, поскольку металл эффективно экранирует приемник от передатчика.Поэтому разработчику системы необходимо иметь относительно плоский пластиковый интерфейс на корпусе приемника, чтобы катушки беспроводной зарядки были обращены друг к другу. Кроме того, пластиковая стенка не может быть больше пары миллиметров, так как это тоже может повлиять на передачу энергии.

Наконец, некоторые инженеры осознают необходимость точного обнаружения посторонних металлических предметов, если они присутствуют на пути передачи энергии, чтобы избежать перегрева. Чтобы удовлетворить эту потребность, все решения Renesas оснащены надежной схемой обнаружения и контроля посторонних предметов, что делает решения совместимыми со всеми основными правилами техники безопасности.

Renesas — лидер отрасли в области решений для беспроводных зарядных устройств

Renesas занял лидирующую позицию в области беспроводной зарядки благодаря сотрудничеству с тремя ключевыми группами стандартов — WPC, PMA и Alliance for Wireless Power. Эти отношения позволяют компании тесно сотрудничать с другими ведущими новаторами для разработки решений, направленных на решение проблем беспроводной доставки энергии.

В результате Renesas предлагает ряд микросхем беспроводных приемников энергии, совместимых с WPC, PMA и WPC / PMA (двухрежимный).Двухрежимные приемники компании вырабатывают 5 Вт при 5 В, либо с понижающим импульсным стабилизатором постоянного тока, либо с отслеживающим LDO (стабилизатор с низким падением напряжения).

Renesas также предлагает несколько передатчиков, совместимых с WPC, с различными входными требованиями от 19 В до 12 В или работающих от адаптера 5 В или портов USB на 2 А. Все продукты для беспроводной зарядки поддерживаются мощными программными инструментами и руководствами по проектированию, которые помогают в процессе разработки.

Узнайте больше о решениях Renesas Wireless Power Solutions

Основные сведения об аккумуляторах — Progressive Dynamics

Какие типы аккумуляторов рекомендуются?	Мастер укомплектован преобразователями. Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого цикла, AGM, гелевый элемент Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS.	аккумулятор
Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM?	Выравнивание в обычном смысле слова для зарядных устройств LA означает напряжение до 15,5 вольт в течение периода, часто превышающего час. Цикл выравнивания, который мы используем, мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Доказано, что это способствует снижению сульфатирования свинцово-кислотных аккумуляторов.Это также не влияет на AGM. Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM.
Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются?	Все батареи, независимо от их химического состава, будут саморазряжаться. Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации. При температуре 80 градусов по Фаренгейту свинцово-кислотный аккумулятор саморазрядится со скоростью примерно 4% в неделю.Батарея с номиналом 125 ампер-час будет саморазрядиться со скоростью примерно пять ампер в неделю. Помните об этом, если аккумулятор емкостью 125 Ач хранится в течение четырех месяцев (16 недель) зимой без зарядки, он потеряет 80 ампер из своей 125-амперной емкости. Он также будет сильно сульфатирован, что приведет к дополнительной потере емкости. Держите аккумуляторы заряженными, когда они не используются!	свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные аккумуляторы развивают память?	Свинцово-кислотные батареи не имеют памяти.	свинцово-кислотный
Нужно ли мне полностью разрядить свинцово-кислотный аккумулятор перед его зарядкой?	Нет, никогда не разряжайте свинцово-кислотный аккумулятор ниже 80% от его номинальной емкости. Разряд ниже этой точки или 10,5 В может повредить его.	свинцово-кислотный
Когда мне нужно выполнить выравнивающий заряд?	Выравнивание должно выполняться при первой покупке аккумулятора (это называется освежающим зарядом) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц).Снижение производительности также может быть признаком того, что необходим уравнительный заряд.	свинцово-кислотный
Что такое уравнительный заряд?	Для выравнивающего заряда 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы она заряжалась напряжением не менее 14,4 вольт в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разряда. Выравнивающий заряд предотвращает расслоение батареи и снижает сульфатирование, ведущую причину выхода батареи из строя.	свинцово-кислотный
Когда нужно заливать воду в аккумуляторы?	Частота полива зависит от того, как часто вы используете и заряжаете батареи.Также использование батареек в жарком климате потребует более частого полива. Лучше часто проверять уровень воды в аккумуляторе и при необходимости доливать дистиллированную воду. Никогда не добавляйте воду из-под крана в аккумулятор. Водопроводная вода содержит минералы, которые уменьшают емкость аккумуляторов и увеличивают скорость их саморазряда. Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем при необходимости долейте воды. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита.	свинцово-кислотный
Каков надлежащий уровень электролита?	Уровень электролита в аккумуляторной батарее должен быть чуть ниже дна вентиляционного колодца, примерно на ½ — ¾ дюйма выше верхних частей сепараторов. Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верха пластин.	свинцово-кислотный
Нужно ли добавлять кислоту в аккумулятор?	При нормальных условиях эксплуатации кислоту добавлять не нужно. Для достижения рекомендованного уровня электролита следует добавлять только дистиллированную или деионизированную воду.	свинцово-кислотный
Могут ли мои батареи замерзнуть?	Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть. При 40% -ном уровне заряда электролит замерзнет, ​​если температура упадет примерно до -16 градусов F. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, ​​пока температура не упадет примерно до -92 градусов F.	свинцово-кислотный
Какие наиболее частые ошибки допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов?	Недостаточная зарядка — обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не может полностью зарядить аккумулятор после использования.Постоянная работа аккумулятора в частичном состоянии заряда или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатации) на пластинах. Сульфатирование снижает производительность батареи и может вызвать ее преждевременный выход из строя. Перезарядка — Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, снижение температуры внутри батареи. Свинцово-кислотные батареи следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% от номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 дней или более. Недополив — В свинцово-кислотных аккумуляторах вода теряется в процессе зарядки. Если уровень электролита упадет ниже верхушки пластин, может произойти непоправимый ущерб. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе. Избыточный полив — Чрезмерный полив батареи приводит к дополнительному разбавлению электролита, что приводит к снижению производительности батареи. Добавляйте воду в аккумулятор после того, как он полностью заряжен, но никогда, если аккумулятор частично разряжен.	свинцово-кислотный
Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив напряжение зарядки до 13 вольт или меньше?	Понижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но это вызовет состояние, известное как расслоение батареи.Расслоение батареи возникает, когда серная кислота в смеси электролитов отделяется от воды и начинает концентрироваться на дне батареи. Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Чтобы предотвратить расслоение, аккумулятор должен получать периодический уравнительный заряд (повышение напряжения зарядки до 14,4 В или выше).	свинцово-кислотный
Как работают свинцово-кислотные батареи?	Основные сведения об аккумуляторах	свинцово-кислотные AGM
Как мне ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами?	Управление аккумулятором 101	свинцово-кислотный AGM
Какой размер батареи банка?	Калькулятор аккумуляторной батареи для автофургона	свинцово-кислотный
Какой размер аккумуляторной батареи для инвертора?	Калькулятор аккумуляторной батареи для автофургона	свинцово-кислотный

.