Что такое цикличная зарядка аккумулятора: Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

Содержание

Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

 

Качественная и долговечная работа аккумуляторной батареи это не только положительный экономический эффект для владельца, но и приятная составляющая эксплуатации. Согласитесь, отказ в работе аккумуляторной батареи в первые 2-3 года эксплуатации и отказ работы батареи на 7-10 году эксплуатации вызывают противоположные  эмоции.

Важными эксплуатационными характеристиками являются: температурный режим работы (+10..+25 град.Цельсия) и правильно выбранный режим эксплуатации и подобранный под этот режим работы метод заряда. Стоит отметить, что мы разберем варианты и режимы работы аккумуляторных батарей, которые применяются в ИБП, а в следующей статье разберем как правильно зарядить аккумуляторы в ИБП. Аккумуляторы для ИБП это, как правило, свинцово- кислотные необслуживаемые и герметичные, производятся по основным двум технологиям: AGM и GEL (гелевый аккумулятор для ИБП).

 

Чем определяется долговечность работы аккумуляторной батареи?

Общеизвестным фактом и логичным подтверждением является следующее: срок службы аккумулятора в основном определяется количеством процедур заряд-разряд и его глубина разряда. Другими словами: чем реже мы проводим процедуру разряда аккумулятора и чем менее глубоким этот разряд является – тем дольше прослужит аккумулятор.

Среди утвердившихся у пользователей мифов встречается такой: необходимо периодически разряжать аккумулятор «до нуля» и зарядить его до 100%, в противном случае он испортится. Для аккумуляторных батарей среднего и высшего класса – это останется мифом, а для аккумуляторов низкого качества – этот миф станет инструкцией по эксплуатации. В низкокачественных аккумуляторах отсутствие встряски в виде глубокого разряда и полной зарядки – действительно может повлиять на ресурс его работы. В дешевых аккумуляторах применяются  материалы низкого качества (например, свинец-вторсырье) и возникающие в аккумуляторе, из-за этого, внутренние окисления (налет) необходимо каким-то образом убирать. В противовес дешевым, — качественные аккумуляторы нуждаются в постоянном подзаряде (буферный заряд) при котором почти отсутствуют глубокие разряды. 

Мы не можем обойти тему «эффекта памяти» в аккумуляторных батареях. Суть эффекта памяти состоит в уменьшении емкости аккумулятора. Потеря емкости в таких аккумуляторах происходит вследствие неполного разряда и последующей зарядки до 100% — аккумулятор «запоминает» уровень неполного разряда и ниже этого «не хочет» разряжаться . Считается, что если «потренировать» аккумулятор методом глубокой разрядки и полной зарядки – емкость частично можно восстановить.  Этот эффект может возникать в аккумуляторах изготовленных по нескольким технологиям и полностью отсутствует в аккумуляторных батареях, которые применяются в ИБП. Эффект памяти свойственен аккумуляторам производимым по технологии  Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый аккумулятор.

Теперь рассмотрим два режима работы аккумуляторов – буферный и циклический, а также как правильно осуществлять зарядку аккумуляторов в этих режимах.

 

Работа аккумуляторных батарей в буферном режиме

Буферный режим работы аккумуляторной батареи подразумевает периодический несистемный характер использования. Другими словами – в этом режиме аккумуляторы применяются в аварийных случаях, например в ИБП. В буферном режиме аккумуляторная батарея постоянно подзаряжается специально установленным  зарядным напряжением и током и в таком режиме эксплуатации может проработать весь заявленный производителем срок, а иногда и больше. Для буферного режима работы подходят аккумуляторы с небольшим параметром цикличности заряд-разряд, и эти аккумуляторы немного дешевле чем высокоцикличные .

 

Циклический режим работы аккумуляторной батареи

Циклический режим работы – режим, когда с четкой периодичностью аккумулятор подвергается полному заряду и полному разряду. Примерами такого режима работы являются: электротранспорт, поломоечные машины, электропогрузчики, альтернативная энергетика – все те отрасли, где аккумуляторные батареи имеют постоянную периодичность использования. Циклический режим использования аккумуляторных батарей является для них самым жестким испытанием на прочность. Поэтому перед тем как купить аккумуляторную батарею желательно узнать режим ее работы.

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ!), 2019год

Как работает зарядное устройство кедр авто 4а. Обзор зарядных устройств для автомобильного аккумулятора серии «Кедр. Подготовка к работе

Устройство зарядное Кедр АВТО 4A предназначено для заряда и восстановления работоспособности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости.

Устройство Кедр АВТО 4A обеспечивает автоматическое отключение при окончании заряда в режиме «АВТОМАТ». В устройстве предусмотрен стрелочный индикатор (амперметр) и световой индикатор, который: при включении режима «АВТОМАТ» — не светится; при окончании заряда в режиме «АВТОМАТ» — мигает; при включении режима «ЦИКЛ» — светится равномерно.

Устройство КЕДР-АВТО обеспечивает ускоренный режим заряда полностью разряженной (до 10 В) батареи при компромиссном значении начального тока равном 3 — 4 А. При этом через 1 — 2 часа (в зависимости от степени разряда батареи и напряжения в сети) значение зарядного тока уменьшается до величины около 2 А и продолжает уменьшаться к концу заряда до 1 А и менее. Такой режим исключает значительный нагрев батареи при заряде и сокращает время заряда полностью разряженной батареи до 3 — 6 часов.

Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.

Общие характеристики устройства
Модель Кедр-Авто 4А
Номинальное напряжение питающей сети, В 220
Частота сети, Гц 50
Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В 12
Зарядный ток, А (макс. ) 4 A
Номинальная потребляемая мощность, Вт 85
Относительная влажность воздуха, не более 98% при 25°С
Атмосферное давление, кПа от 84 до 106
Размеры 185x130x90
Комплектация
Изделие 1 шт.
Паспорт 1 шт.
Инструкция 1 шт.
Упаковка 1 шт.
Подходит для аккумуляторов
Тип заряжаемого аккумулятора
Ёмкость заряжаемого аккумулятора 30 — 75 А/ч
.

ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

ВНИМАНИЕ! Перед работой с зарядным устройством «Кедр-авто» необходимо внимательно изучить настоящую инструкцию по эксплуатации.

Будьте осторожны! В зарядном устройстве имеется опасное для жизни напряжение.
Перед заменой предохранителя и проведением ремонта, зарядное устройство отключите от сети.

Не применяйте самодельный предохранитель, это может вывести устройство из строя.
Не производите заряд аккумуляторных батарей вблизи печей, батарей отопления (на расстоянии менее 1 метра).
Не допускается закрывать вентиляционные отверстия в корпусе устройства.

Запрещается:
— разбирать корпус устройства и эксплуатировать зарядное устройство со снятой верхней крышкой;
— эксплуатировать зарядное устройство при наличии повреждений сетевого шнура;
— эксплуатировать в условиях повышенной влажности, а также в условиях агрессивных сред;
— эксплуатировать устройство вблизи источников открытого огня или других источников теплового излучения;
— эксплуатировать зарядное устройство с закрытыми вентиляционными отверстиями. Процесс зарядки аккумуляторных батарей должен проводиться в хорошо проветриваемом помещении.

Подготовка к работе и порядок работы

Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.


Открыть крышку в задней стенке зарядного устройства и извлечь шнуры. Установить тумблер включения автоматики в положение «ЗАРЯД».
Тумблер режима заряда «НЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» позволяет выбрать режимы заряда аккумуляторной батареи.
Если необходимо зарадить аккумуляторную батарею, тумблер режима заряда переключить в положение «НЕПРЕРЫВНЫЙ».
При необходимости формовки или десульфатации пластин, при снижении емкости аккумуляторной батареи тумблер выбора режима заряда переключить, в «ЦИКЛИЧЕСКИЙ». К клеммам аккумуляторной батареи подключить нагрузку (лампочку 12V 6 Вт).
Подключить, соблюдая полярность, шнур при помощи зажимов к аккумуляторной батарее.
Электронная защита устройства «Кедр-М» от короткого замыкания и неправильного подключения полярности выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в том случае, если к выходным клеммам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея) напряжением не менее 10В.
Лампочка, подключенная к клемам зарядного устройства, гореть не будет, так как она не является источником напряжения.

Работа в режиме заряда аккумулятора.

Переключение режимов работы устройства «ЦЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» и «ЗАРЯД-ДОЗАРЯД» можно производить в процессе заряда аккумуляторной батареи не отключая его от сети.
Подключить вилку сетевого шнура питания 220 В, при этом начинается процесс заряда аккумуляторной батареи, о чем свидетельствуют показания амперметра.
Ток заряда полностью разряженной аккумуляторной батареи в начале заряда может сосгавитъ 4 А и более, дальше в процессе заряда ток будет уменьшаться.
При достижении заряда аккумуляторной батареи происходит автоматическое отключение зарядного устройства, о чем свидетельствует свечение светодиода «ОКОНЧАНИЕ ЗАРЯДА»

Переключить тумблер включения автоматики в режиме «ДОЗАРЯД» и продолжить заряд аккумуляторной батареи. Батарея считается полностью заряженной, если в процессе заряда плотность электролита не меняется в течение двух часов.
В циклическом режиме заряда после каждых 45 секунд заряда в течение 15 секунд происходит разряд аккумуляторной батареи через подключенную к аккумуляторной батарее нагрузку (лампочку).
В положении «ЦИКЛИЧЕСКИЙ» или «ДОЗАРЯД» автоматика выключается.

Возможные неисправности и методы их устранения

Не смотря на то, что зарядное устройство просто и надёжно в эксплуатации, в практике имеются случаи, когда потребители из-за неправильного использования не могут получить, необходимый зарядный ток и ошибочно считают это неисправностью зарядного устройства. Эти ошибки сведены в таблице.

Наименование неисправностей, внешнее проявление и дополнительные признаки Вероятная причина Метод устранения Примечание
1. При подключении зарядного устройства к аккумуляторной батарее отсутствует показание зарядного тока 1. Сгорел предохранитель. 2. Плохой контакт между выходными зажимами «+» и «-» и выводами АБ. 3. Перепутана полярность при подключении ЗУ-А к выводам АБ. 4. Выходные зажимы « + » и «-» замыкаются между собой. 5. Короткое замыкание в АБ или она чрезмерно разряжена (напряжение на ней менее 4 В) 1. Заменить предохранитель. 2. Проверить состояние выводов При необходимости зачистить их. 3. Проверить правильность подключения устройства а АБ. 4. Разомкнуть зажимы. 5*. Проверить устройство и аккумуляторную батарею. * При других неисправностях ЗУ подлежит ремонту.
2. При подключении ЗУ к АБ стрелка амперметра показывает больше 5 А. 1. Неисправна батарея (закорочена одна банка). 2. Напряжение сети значительно выше нормы. 1. Устройство отключить, устранить неисправность батареи или сети. * При исправном ЗУ, неисправность надо искать в заряжаемой АБ
3. Зарядное устройство отключилось, но АБ значительно недозаряжена. 1. Неисправность АБ (сульфатация пластин, плотность не соотвстствует норме, загрязнение и т. д.) 1. Провести заряд в режиме «Циклический», «Дозаряд». Проверить ЗУ заведомо исправным аккумулятором.

Современные умы и новейшие технологии обеспечивают потребителей огромной сферой приборов, облегчающих жизнь пользователей. Разнообразие технических помощников постоянно растет. Растет и периферия, направленная на комфортное проведение своего времени. Увеличивается необходимость во все большем количестве аккумуляторных устройств, которые делают применение электроприборов более универсальным.

Как пользоваться зарядным устройством «Кедр»? Вид зарядной аппаратуры продуман до мельчайших деталей, что облегчает ее использование, благодаря своей универсальности. «Кедр» предназначен для того, чтобы заряжать 12-вольтовые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Время, которое тратится на зарядку полностью зависит от того насколько разряжена батарея. Для десульфации (восстановления батареи) предусмотрен режим «Цикл».

Емкость работы этого прибора от 14 до 190 А ч. Простота в применении продлевает срок службы аккумулятора. Принцип в том, что встроенная плата абсолютно автоматически подыскивает рациональный вариант. А силовые провода практически сведены на нет. Бесшумная работа зарядного устройства «Кедр», компактные габариты прибора, небольшой вес и отсутствие газо- и искрообразования положительно влияет на впечатления от его работы.

Ряд особенностей, направленных на разъяснение того, как пользователь зарядным устройством «Кедр». Благодаря уникальным разработкам российских ученых, зарядное устройство «Кедр» обладает довольно многими перечисленными способностями. Особенность зарядного устройства позволяет достигнуть максимальной производительности и наименьшее отклонение по силе тока, напряжения в приборе.

Если в случае работы зарядного устройства вдруг погаснет свет, а падение напряжения не превысит отметки 100 вольт, то зарядка будет продолжаться, благодаря запоминающему устройству прибора. Весь процесс работы зарядного устройства находится под контролем микропроцесса. После окончания режима зарядки, зарядное устройство автоматически переходит в режим дозарядки.

Для того чтобы воспользоваться данным устройством, необходимо подключить зажимы используемого зарядного устройства к клеммам той аккумуляторной батареи, которая требует зарядки, при этом требуется строго соблюдать полярность. При не соблюдении полярности индикаторы мигать не будут.

При последующем подключение вилки сетевого шнура питания непосредственно в сеть с напряжением примерно 220 в, должен зажечься индикатор «Автомат».

Начало процесса зарядки осуществляется при отклонении стрелки индикатора тока от деления заряда тока больше 4 А. когда устройство включено в сеть осуществляется автоматическая зарядка аккумуляторной батареи. Когда зарядка буде завершена, устройство в режиме «Автомат» перейдет в режим, использующий подзарядку с помощью малого тока. При этом индикатор «Автомат» перестает мигать. Для того чтобы осуществить дисульфацию (восстановление аккумуляторной батареи), используют режим «Цикл».

При работе в этом режиме необходимо подключить к клеммам аккумуляторной батареи нагрузку с током потребления около 0,5 — 1 А, например, можно воспользоваться автомобильной лампочкой, мощность которой около 6 — 12 В. При нажатии кнопки «Цикл» в течение 45 секунд будет производиться заряд аккумуляторной батареи, при этом стрелка индикатора будет колебаться в пределах 4 А. После окончания цикла зарядки в течение 15 секунд производится разряд батареи.

Срок службы аккумуляторной батареи — источника жизни автомобиля — составляет от 5 до 7 лет. Все зависит от условий эксплуатации. Однако повысить ресурс АКБ можно, если периодически ее подзаряжать и проводить специальные тренировки. Для этих целей было разработано зарядное устройство «Кедр» — одно из лучших на всем автомобильном рынке России.

Работа любой аккумуляторной батареи основана на анодно-катодных реакциях, которые возникают между свинцовыми элементами и раствором серной кислоты. В результате восстановления диоксида свинца на катоде мы получаем электрический ток. Однако со временем течение реакций ослабевает. Именно тогда и необходимо подсоединять «выпрямители», которые восстанавливают исходные элементы.

Серия зарядных устройств «Кедр»

Главное назначение серии отечественных приборов «Кедр» — это зарядка аккумуляторной батареи и восстановление ее работоспособности, утраченной в силу образования сульфатов свинца и окисления электродов. Кроме того, зарядное устройство «Кедр» может использоваться для «тренировки» АКБ с целью повысить ее технические характеристики и продлить срок службы.

Внешне приборы серии представляют собой пластиковый параллелепипед черного цвета довольной большой массы. На лицевой стороне расположен пульт управления. Устройство имеет кабель для подключения к сети переменного тока, два зажима, которые присоединяются непосредственно к клеммам АКБ. Настройка прибора для подзарядки происходит в автоматическом режиме.

В состав серии устройств включены предпусковые приборы, которые используются для запуска двигателя автомобиля с сильно разряженным аккумулятором («Кедр-мини»). Также в ассортименте присутствуют универсальные агрегаты, выполняющие обе функции (зарядное устройство «Кедр-авто-10»).

Панель управления

Перед запуском прибора необходимо ознакомиться с правилами его эксплуатации. Пренебрежение этим простым правилом может вызвать поражение электрически током вплоть до летального исхода.

Самое главное — изучить панель управления прибора перед его подключением к АКБ. В подавляющем большинстве случаев в ее состав входят:

  1. Переключатель управления автоматическими режимами «Заряд/Дозаряд».
  2. Держатель плавкой вставки, иначе говоря — разъем для предохранителя.
  3. Тумблер автоматических режимов «Непрерывный/Циклический».
  4. Амперметр и индикатор полной зарядки батареи в виде светодиода.

В задней стенке прибора расположен небольшой отсек, в котором находятся шнуры, необходимые, чтобы подключить устройство зарядное «Кедр» к питающей сети и аккумуляторной батареи.

Отличия приборов от других зарядных устройств

Семейство приборов «Кедр» полюбилось отечественным автолюбителям за простоту использования.

Аппарат подзаряжает либо восстанавливает работоспособность аккумуляторной батареи благодаря встроенным в его плату управления автоматическим функциям:

  1. Циклическая работа — обеспечивает частичное восстановление окислительно-восстановительных способностей электродов при сульфатации элементов.
  2. Дозаряд АКБ — доводит постоянный заряд до полной емкости.
  3. Режим выключения батареи после полной зарядки.

Также устройство снабжено автоматической защитой от короткого замыкания в результате случайного соприкосновения выходных зажимов или неправильного подключения АКБ. При срабатывании система защиты просто перестает подавать электрический ток, тем самым оберегая как само устройство зарядное «Кедр», так и аккумулятор.

Перед зарядкой

Прежде чем приступать к зарядке, необходимо убедиться, что ваша аккумуляторная батарея нуждается в подзарядке и она исправна. Для этого необходимо измерить напряжение на клеммах. Зимой максимально допустимый уровень разрядки составляет не более 25 % от номинального значения, а летом — не более 50 %. Если вольтметр показывает значения ниже, то батарея нуждается в зарядке.

Стандартные АКБ для автомобиля обладают номинальным напряжением 12 Вольт. Только в таком случае «Кедр» — зарядное устройство (инструкция ниже) — может зарядить батарею. Прочтите также паспорт аккумулятора, чтобы убедиться, что это действительно так. Помните, что для заряда напряжение в заряжающем устройстве должно быть выше вольтажа батареи. В противном случае ничего не получится.

Инструкция по эксплуатации

Инструкция гласит, что для заряда аккумуляторной батареи необходимо выполнить следующее:

  1. Извлечь из полости на задней стенке шнуры, аккуратно растянуть их на полу, следить, чтобы зажимы не соприкасались.
  2. Подключить устройство к переменному источнику тока 220 Вольт.
  3. Переключить тумблеры в положение «Заряд» и «Непрерывный».
  4. Соблюдая полярность, присоединить зажимы к клеммам АКБ.

После этого начнется зарядка аккумуляторной батареи. Как только электрическая емкость полностью восстановится, устройство зарядное «Кедр» оповестит об этом красным индикатором «Окончание заряда». После этого АКБ готова к работе.

Восстановление работоспособности

Снижение емкости аккумулятора происходит в результате частичной сульфатации пластин — образования сульфатов на электродах. Повысить работоспособность и увеличить долговечность АКБ в этом случае можно. Для этого необходимо:

  1. Подсоединить зажимы прибора к клеммам.
  2. Тумблер перевести в положение «Циклически».
  3. Подключить к АКБ лампочку 12В или 6В.

Восстановление работоспособности происходит по следующей схеме: устройство зарядное «Кедр» в течение 45 секунд заряжает батарею, а затем отключается, и в работу вступает лампа, которая в течение 15 секунд разряжает аккумулятор. Такой циклической зарядкой/разрядкой повышается ресурс и работоспособность АКБ.

Комментарии (17):

если поставить стабилитрон на 8,5В ничего страшного не будет? на работе и характеристиках устройства это никак не отразится?

#2 root Июнь 14 2017

Виктор, вот параметры КС175Ж, который установлен в схеме:

  • Минимальное напряжение стабилизации 7,1 В;
  • Номинальное напряжение стабилизации — 7,5 В;
  • Максимальное напряжение стабилизации — 7,9 В;
  • Ток стабилизации стабилитрона — 4 мА.

Как видим, у стабилитрона есть некоторый разброс напряжения стабилизации: 7,1-7,9 В. Он используется в схеме для питания логических микросхем серии К176.
Скорее всего что замена КС175Ж на стабилитрон с напряжением 8,5В никак не повлияет на работу зарядного устройства.

#3 Владимир Январь 19 2018

А почему схема такая, а печатная плата от другой схемы?
От приведенной схемы печатной платы не могу найти.

#4 root Январь 19 2018

Владимир, печатная плата (рис. 10) разрабатывалась для схемы 1991-го года выпуска (рис. 7), причем она немного отличается от оригинальной заводской платы (рис. 9). Рисунок печатной платы для схемы, что на рисунке 3, нам пока что не встречался.

#5 Евгений Февраль 11 2018

Есть печатная плата в Sprint-Layout-6. Если есть желании могу выложить.

#6 root Февраль 11 2018

Евгений, спасибо что поделились разработкой! Печатная плата для Кедр-Авто-4А (SprintLayout 6) — Скачать

#7 Владимир Июль 25 2018

Есть ли альтернатива КУ202Г?

#8 root Июль 26 2018

Зарубежные аналоги КУ202 — BT138, ВТ151 (12А) в корпусе TO-220.

#9 Артур Октябрь 28 2018

Как добавить ручной режим для кедр авто 4А, чтобы можно было принудительно заряжать током 6А?

#10 Алекс Январь 08 2019

Попал мне в ремонт КЕДР АВТО 12В, год не знаю. За все КЕДРы говорить не буду, только на примере данного экземпляра. Печатная плата и монтажная схема соответствует Рис. 10. Принципиальная схема — полностью соответствует Рис. 7. Схема Рис. 3 содержит явные ошибки, неправильно показано подключение микросхемы DD4 — К176ТМ2. Там, даже, для части DD4.2 неправильно пронумерованы ножки микросхемы. В моём экземпляре — отказала именно эта микросхема, пришлось поразбираться. Так как нарисовано на схеме Рис.3 — узел на микросхеме DD4 работать правильно не может. Лучше бы её удалить…. схему на Рис. 3.

#11 root Январь 09 2019

Алекс, благодарим за замечания. Ошибки исправлены. Сверили нумерацию выводов всех микросхем на рисунке 3 — для элемента DD4.2 были перепутаны местами 12 с 13 и 10 с 11.

#12 Георий Февраль 03 2019

Всем здравия! Отдали мне кедр 12в в неисправном состоянии, проблема в трансе. ТПП3-2-220-50к в сети током ничего не нашел(состоит из 1 первички 1-2, и двух вторичек 5-6, и 4-3 очень нужно сопротивление первички и вторичек и выходных напряжений. Зарание спасибо.

#13 Павел Февраль 04 2019

Здравствуйте, Что регулируют R5 и R9? Как можно ограничить напряжение до 14.8 В?

#14 Дмитрий Февраль 06 2019

Доброго времени суток всем! Один человек уже спросил про альтернативу КУ 202г. Я не слишком силён в радио и электроаппаратуре. Вышел из строя один из тиристоров. В магазине при покупке «мастера продавцы» уверили, что КУ 202г и Ку 202ж взаимозаменяемы (на тот момент КУ 202г в продаже отсутствовали). Да, конечно, после установки КУ 202ж аппарат работает, но не срабатывает автоматическое отключение, когда АКБ уже зарядилась полностью.
Приходится постоянно караулить, чтобы не случилась перезарядка и не осыпались пластины в АКБ.
Может всё же есть альтернатива ИМЕННО КУ 202г?

#15 root Февраль 06 2019

Тиристоры КУ202Г и КУ202Ж по характеристикам одинаковы за исключением параметра «Постоянное напряжение в закрытом состоянии», где оно равно 50В и 10В соответственно.

Схема низковольтная и этот параметр здесь может быть не столь критичен, возможно вышли из строя еще какие-то детали. Нужно проверить исправны ли все транзисторы и диоды, изучить работу устройства и проверить микросхемы.

На плате установлен подстроечный резистор R5 «Окончание заряда» (схема на рисунке 7), возможно его крутили без понимания и устройство не настроено на отключение заряда при достижении определенного уровня напряжения на батареи.

#16 АЛЕКС Февраль 11 2019

Здравствуйте. У зу кедр перестал работать в следствии обрыва диодов в цепи управляющих электродов тиристоров.
Заменил диоды и тиристоры. Зарядка пошла только в циклическом режиме.При включении режима автомат светодиод выключался амперметр показывал ток 2 а и выключался через пару секунд.Чуть пошевелил R5 заряд пошел чуть больше времени.Тестер на батарейке /40А/ показывал включение зу при 13.4 и выключении при 14.4 все бы хорошо но не было фиксированного отключения.Зу включается при указанных параметрах и отключается пока не отключишь его от сети.Проконсультируйте пожалуйста как должно быть.Заранее благодарю.

#17 алекс Март 14 2019

заряд происходит в циклическом режиме. т.е. стрелка амперметра отклоняется на 1 А а потом снова падает до 0 А. и так с частотой примерно 50-60 Гц.

Срок службы аккумуляторной батареи — источника жизни автомобиля — составляет от 5 до 7 лет. Все зависит от условий эксплуатации. Однако повысить ресурс АКБ можно, если периодически ее подзаряжать и проводить специальные тренировки. Для этих целей было разработано зарядное устройство «Кедр» — одно из лучших на всем автомобильном рынке России.

Работа любой аккумуляторной батареи основана на анодно-катодных реакциях, которые возникают между свинцовыми элементами и раствором серной кислоты. В результате восстановления диоксида свинца на катоде мы получаем электрический ток. Однако со временем течение реакций ослабевает. Именно тогда и необходимо подсоединять «выпрямители», которые восстанавливают исходные элементы.

Серия зарядных устройств «Кедр»

Главное назначение серии отечественных приборов «Кедр» — это зарядка аккумуляторной батареи и восстановление ее работоспособности, утраченной в силу образования сульфатов свинца и окисления электродов. Кроме того, зарядное устройство «Кедр» может использоваться для «тренировки» АКБ с целью повысить ее технические характеристики и продлить срок службы.

Внешне приборы серии представляют собой пластиковый параллелепипед черного цвета довольной большой массы. На лицевой стороне расположен пульт управления. Устройство имеет кабель для подключения к сети переменного тока, два зажима, которые присоединяются непосредственно к клеммам АКБ. Настройка прибора для подзарядки происходит в автоматическом режиме.

В состав серии устройств включены предпусковые приборы, которые используются для запуска двигателя автомобиля с сильно разряженным аккумулятором («Кедр-мини»). Также в ассортименте присутствуют универсальные агрегаты, выполняющие обе функции (зарядное устройство «Кедр-авто-10»).

Панель управления

Перед запуском прибора необходимо ознакомиться с правилами его эксплуатации. Пренебрежение этим простым правилом может вызвать поражение электрически током вплоть до летального исхода.

Самое главное — изучить панель управления прибора перед его подключением к АКБ. В подавляющем большинстве случаев в ее состав входят:

  1. Переключатель управления автоматическими режимами «Заряд/Дозаряд».
  2. Держатель плавкой вставки, иначе говоря — разъем для предохранителя.
  3. Тумблер автоматических режимов «Непрерывный/Циклический».
  4. Амперметр и индикатор полной зарядки батареи в виде светодиода.

В задней стенке прибора расположен небольшой отсек, в котором находятся шнуры, необходимые, чтобы подключить устройство зарядное «Кедр» к питающей сети и аккумуляторной батареи.

Отличия приборов от других зарядных устройств

Семейство приборов «Кедр» полюбилось отечественным автолюбителям за простоту использования.

Аппарат подзаряжает либо восстанавливает работоспособность аккумуляторной батареи благодаря встроенным в его плату управления автоматическим функциям:

  1. Циклическая работа — обеспечивает частичное восстановление окислительно-восстановительных способностей электродов при сульфатации элементов.
  2. Дозаряд АКБ — доводит постоянный заряд до полной емкости.
  3. Режим выключения батареи после полной зарядки.

Также устройство снабжено автоматической защитой от короткого замыкания в результате случайного соприкосновения выходных зажимов или неправильного подключения АКБ. При срабатывании система защиты просто перестает подавать электрический ток, тем самым оберегая как само устройство зарядное «Кедр», так и аккумулятор.

Перед зарядкой

Прежде чем приступать к зарядке, необходимо убедиться, что ваша аккумуляторная батарея нуждается в подзарядке и она исправна. Для этого необходимо измерить напряжение на клеммах. Зимой максимально допустимый уровень разрядки составляет не более 25 % от номинального значения, а летом — не более 50 %. Если вольтметр показывает значения ниже, то батарея нуждается в зарядке.

Стандартные АКБ для автомобиля обладают номинальным напряжением 12 Вольт. Только в таком случае «Кедр» — зарядное устройство (инструкция ниже) — может зарядить батарею. Прочтите также паспорт аккумулятора, чтобы убедиться, что это действительно так. Помните, что для заряда напряжение в заряжающем устройстве должно быть выше вольтажа батареи. В противном случае ничего не получится.

Инструкция по эксплуатации

Инструкция гласит, что для заряда аккумуляторной батареи необходимо выполнить следующее:

  1. Извлечь из полости на задней стенке шнуры, аккуратно растянуть их на полу, следить, чтобы зажимы не соприкасались.
  2. Подключить устройство к переменному источнику тока 220 Вольт.
  3. Переключить тумблеры в положение «Заряд» и «Непрерывный».
  4. Соблюдая полярность, присоединить зажимы к клеммам АКБ.

После этого начнется зарядка аккумуляторной батареи. Как только электрическая емкость полностью восстановится, устройство зарядное «Кедр» оповестит об этом красным индикатором «Окончание заряда». После этого АКБ готова к работе.

Восстановление работоспособности

Снижение емкости аккумулятора происходит в результате частичной сульфатации пластин — образования сульфатов на электродах. Повысить работоспособность и увеличить долговечность АКБ в этом случае можно. Для этого необходимо:

  1. Подсоединить зажимы прибора к клеммам.
  2. Тумблер перевести в положение «Циклически».
  3. Подключить к АКБ лампочку 12В или 6В.

Восстановление работоспособности происходит по следующей схеме: устройство зарядное «Кедр» в течение 45 секунд заряжает батарею, а затем отключается, и в работу вступает лампа, которая в течение 15 секунд разряжает аккумулятор. Такой циклической зарядкой/разрядкой повышается ресурс и работоспособность АКБ.

Как зарядить аккумулятор автомобиля зарядным устройством?

Без аккумулятора машина не заведётся, если рядом нет буксировщика на другой машине или «толкача». Исправность аккумулятора и его работоспособность не является гарантией, что ваша машина заведётся с первой попытки в лютый мороз, но тронуться с места автомобиль сможет.

Оценка состояния и заряда

На всех аккумуляторных батареях, выпущенных за последние лет 10, присутствует в обязательном порядке свой собственный индикатор заряда. Красное свечение индикатора означает, что батарея почти полностью разряжена – минимально допустимый уровень для кислотно-свинцовых аккумуляторов равен 11,8 вольтам.

Для кальциевых аккумуляторных батарей этот параметр обретает несколько более высокое значение, которого также рекомендуется всегда придерживаться. Полный заряд достигается при их напряжении порядка 16 В (имеется несколько последовательно соединённых блоков).

Литий-ионные, к примеру, не допускают разряда ниже 3,4 вольта на одну параллельную сборку: построение литиевых аккумуляторов несколько иное, чем кислотных, в которых одна «банка» – один блок, благодаря высокой их ёмкости. Три такие сборки образуют нижний предел разряда в 10,2 вольт, четыре – соответственно, 13,6. Для трёх- и четырёхблочных уровень подзаряда в этом случае равен 12,6 и 16,8 вольт соответственно.

Все вышеперечисленные значения учитываются светодиодным индикатором, обладающим также схемой внутренней защиты АКБ от перезаряда. Это позволяет владельцу автомобиля рьяно не следить за повышающимся во время подзаряда напряжением, а руководствоваться лишь светодиодной индикацией. Схема защиты АКБ от полного разряда и перезаряда позволяет не допустить критически низких пороговых значений, при которых аккумуляторные элементы вышли бы из строя намного раньше, чем это предусмотрено их спецификацией.

Жёлтая индикация сообщает о частичном разряде, при котором дальнейшая эксплуатация изделия ещё возможна – до штатного разряда. Зелёный цвет индикатора – АКБ заряжена, можно завести машину.

Современные автомобили не позволяют завестись двигателю, когда уровень заряда на приборной панели сообщает о низком уровне заряда. В этом случае воспользуйтесь сетевым зарядным устройством, попросите прохожих подтолкнуть ваше авто либо остановите проезжающий мимо транспорт и попросите водителя взять вашу машину на буксир, чтобы раскрутить вал двигателя. При этом ваш автомобиль заведётся без особых проблем.

Для кислотных АКБ в сборе используется приближённая оценка: при падении напряжения под нагрузкой до 10,2 В батарея считается годной, хотя такой «ударный» режим явно её портит. Однако стартерное устройство, несмотря на долгие десятилетия эволюции, не избавилось от своего главного недостатка – заборе тока до сотен ампер. Частично эта проблема решена в грузовиках, где аналогичный стартер раскручивает двигатель не с 65-, а с 300-амперной батареи, что позволило поднять остаточное напряжение до 10,9 вольт из штатных 13,65, которыми батарея обладает до первого запуска двигателя.

Профессионалы, смекнув, что они быстро загубят АКБ своими многократными запусками машины за день, дооснастили стартерно-аккумуляторную систему ионистором – суперконденсатором ёмкостью до 100 фарад, подключив его через токоограничительный резистор большой мощности (порядка десятков ватт) или нихромовую спираль в кварцевой трубке от старого нагревателя. В этом случае основная нагрузка от стартера идёт не на аккумулятор, а «ударяет» по ионистору, который не портится от такого «суперразряда».

Его можно разряжать чуть ли не коротким замыканием до миллиона раз, вследствие чего АКБ «живёт» не 3, а 7 лет без особой порчи своей внутренней структуры.

Для новой зарядки ионистора от АКБ требуется не менее одной-трёх минут. Подобная схема хороша и в случае, когда вместо АКБ к ионистору подключается солнечная панель. Но такие разработки пока ещё редкость, и жизнеобеспечение АКБ необходимо.

Подготовка

Прежде чем ставить АКБ в режим подзаряда от сетевого ЗУ, проведите его внешний осмотр. На клеммах не должно быть следов коррозии, они должны быть посажены на выводы батареи достаточно надёжно.

Проверьте состояние крышек АКБ. Они не должны оказаться растрескавшимися, разбитыми, с отколовшимися частями. Повреждённые крышки пропускают воздух извне, позволяют испаряться наружу парам серной кислоты. В кальциевых и литий-ионных АКБ электролит попросту высыхает при разгерметизации отсека («банки»).

Несмотря на относительную безопасность бескислотных аккумуляторов, нарушение герметичности «банок» приведёт к катастрофически быстрому уменьшению рабочей ёмкости, отчего батарея откажет через неделю или менее после возникновения данной неисправности.

Если герметизация АКБ не нарушена, то проверьте состояние электролита. Серная кислота, раствор которой налит в каждую из «банок» и полностью перекрывает электроды, имеет оптимальную плотность – порядка 1,24 г/см3. Это легко проверить при помощи специального прибора – ареометра, представляющего собой закрытый в трубке, заполненной более тяжёлой жидкостью, поплавок с более лёгким веществом.

Например, вода в поплавке плавает в растворе серной кислоты, являющимся более тяжёлым, чем сама вода. От того, насколько он погружается в тестируемую при заборе жидкость, и зависят показания проградуированной шкалы на нём. Электронные приборы используют специальный датчик давления или всё тот же поплавковый уровнемер, положение которого отслеживается пространственным «следящим» датчиком, а показания отображаются на цифровой шкале.

Уровень электролита замеряется с помощью стеклянной трубки – вроде той, которая используется при заборе крови из пальца. Один конец трубки затыкается пальцем, второй – вставляется в электролит, это похоже на проверку уровня моторного масла в системе двигателя автомобиля. Не отпуская палец, поднимите трубку из замеряемой «банки». Когда уровень электролита понизится, долейте дистиллированной воды.

Если вы подозреваете, что кислоты в электролите мало, то её можно докупить в автомагазине – и сделать электролит более крепким, слив часть отработанного, содержащего сернокислые соли, появившиеся при частичной порче электродов «банок», либо из-за случайного заноса в АКБ посторонних примесей, содержащихся в не вполне очищенной воде.

Настройка зарядки

На каждом ЗУ имеется несколько режимов подзаряда – для разных АКБ, чьи пределы рабочего напряжения заметно отличаются друг от друга. Режим для кальциевого аккумулятора «вскипятит» кислотно-свинцовый, а закрытые кислотно-гелевые аккумуляторы взрываются – им требуется 14,4, а не 16 и более вольт. И наоборот: режим для гелевой АКБ не дозарядит кальциевую до оптимального максимума.

Выставьте ток заряда. Импульсный подзаряд производится при помощи микроконтроллерного устройства, управляющего подачей импульсов на батарею. Импульсная зарядка продлевает срок жизни АКБ, при этом можно с помощью ступенчатого переключателя выставить и напряжение, и ток заряда. Самый распространенный режим – зарядка током 1/10 от значения ёмкости батареи в течение 10 ч. 6-вольтовым ЗУ подзаряжают АКБ мотоциклов и скутеров, мопедов, 12-вольтовым – аккумуляторы автомобилей и спецтехники.

Перед подключением ЗУ в розетку накиньте его выходные клеммы на выводы АКБ, соблюдая полярность. Красный или оранжевый провод – «плюс», синий или чёрный – как правило, «минус».

Как правильно заряжать?

Независимо от того, разборный ли аккумулятор (обслуживаемый, с пробками) или неразборный (гелевый), режим подзаряда не меняется. Разница лишь в том, что при значительном перезаряде давление в гелевом аккумуляторе растёт – возможен взрыв, как и в случае с литий-ионными плоскими «банками».

Заряжать АКБ на машине, не снимая, можно лишь, отсоединив клеммы. Даже правильно выставленная мощность заряда частично пойдёт на бортовую электрику и электронику, что чревато потерей времени и мощности на питание не нужных в данный момент устройств. Такой способ используют только при положительных температурах.

Постоянным током

Этот способ применяют лишь при снятии обеих клемм с аккумулятора. Теоретически можно использовать хоть сетевое постоянное напряжение – снимать заряд с диодного моста, используя примитивную защиту, например, плавкий предохранитель на ток в 6 А. Чем выше напряжение, тем стабильнее ток.

Заряд сетевым «выпрямленным» напряжением 55-амперной батареи током в 1 А, как правило, займёт 55 ч. – более двух суток, после чего необходимо немедленно отключить АКБ. Но постоянный ток используется и при пониженном напряжении – от 24 до 84 В, в зависимости от модели зарядного устройства. Он может быть и переменным, и импульсным.

Для литиевых батарей постоянное напряжение ставится равным 19 вольтам – как на адаптерах питания для ноутбука. Ток «разводится» за всё время зарядки на импульсы, а входной контроллер, защищающий АКБ от переразряда и перезаряда, по достижении напряжения в 12,6 или 16,8 вольт соответственно, отключает ток заряда, а не уменьшает его.

В аналогии, используя 4-амперный адаптер от ноутбука большой производительности, потребляющего 2-3 А, способен зарядить 60-амперную литиево-ионную АКБ за 15 ч., однако для ускорения процесса лучше использовать фирменное автомобильное ЗУ, выдающее ток, равный половине, трети или четверти значения ёмкости литиевой АКБ.

Постоянным напряжением

Напряжение в 14 вольт выдаёт автомобильный генератор. Циклическая зарядка возможна лишь при напряжении 14,4… 15 вольт в течение заданного времени, только после этого батарея зарядится на 100, а не на 80-90 процентов. Напряжение 14 вольт для свинцово-кислотных батарей является пограничным, всё что ниже – уже буферный дозаряд. Ступенчатое переключение напряжения производится на недорогих ЗУ, плавное (регулировка, подобно току сварочного инвертора) – на более дорогих.

Для литий-ионных трёхблочных батарей постоянное напряжение выставляется равным 12,6 вольтам, для четырёхблочных – 16,8.

Сколько нужно заряжать и как понять, что АКБ зарядилась?

Во-первых, АКБ имеет свой собственный контроллер заряда – по достижении оптимального максимума она отключится сама, когда индикатор засветится зелёным. Во-вторых, это может сделать само зарядное устройство – даже на самой дешёвой модели присутствует простая тиристорная защита, которая также реагирует на значения напряжения на выходе «банок».

Если в руках лишь «самопальное» ЗУ, не имеющее тиристорной схемы или микроконтроллерно-ключевого, или электромеханического релейного управления (например, реле времени), то пользователь должен сам засечь время (завести будильник), по достижении которого нужно незамедлительно выключить батарею.

Иногда заряд можно оценить косвенно – включив автосвет, так как водитель привык, что фары или фонарь в потолке салона должны светиться с определённой яркостью. Способ этот неточен – воспользуйтесь тестером в режиме вольтметра.

Меры предосторожности

Не доводите аккумулятор до состояния подзаряда, при котором электролит кипит или готов закипеть. Обслуживаемые батареи будут выделять ядовитую для человека кислоту (пары), а также взрывоопасную кислородно-водородную смесь. Необслуживаемые – взорвутся, при этом такой исход касается АКБ, построенных на любом типе электрохимической системы.

Заряд автомобильной АКБ от сварочных инверторов не допускается – даже выставив минимальный ток всего в 10 А и соблюдая полярность, вы можете сжечь сам «сварочник», поэтому воспользуйтесь предназначенными для этого ЗУ. Однако можно воспользоваться компьютерным блоком питания от старого «системника»: он обладает мощностью в 250… 500 Вт и служит неплохой заменой автозаряднику, если тот сломался, а зарядить АКБ назавтра срочно надо.

Обычную воду из крана или чайника для доливания использовать нельзя – она содержит примеси, уменьшающие содержание свободной серной кислоты, отчего ёмкость (отдача) аккумулятора падает, а на свинцовых электродах образуются наслоения прореагировавших компонентов (сульфат кальция, образовавшийся из накипи в чайнике).

Нельзя вливать воду в кислоту. Серная кислота вливается в воду тонкой струйкой – при постоянном помешивании стеклянной палочкой или длинным осколком стекла. Дело в том, что при разбавлении серной кислоты водой происходит сильное разогревание: часть воды может превратиться в пар, и под его давлением кислоту выбросит из мерного стакана.

Нельзя пользоваться огнём или раскалёнными предметами в помещении, которое недостаточно проветривается. Это позволит избежать взрыва скопившейся кислородно-водородной смеси, выделившейся при электролизе воды: батарея – реальный электролизер, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Заряжая аккумуляторную батарею дома, не забудьте оставить отдушину (вход и выход): водород и кислород должны свободно улетучиваться, не создавая взрывоопасной концентрации.

Если зарядное устройство с автоматической функцией контроля заряда после нескольких лет бесперебойной работы вдруг стало функционировать со сбоями, выясните причину неисправности. Например, при несвоевременном отключении тока заряда – по завершении подзаряда по напряжению либо току, возможен перезаряд АКБ, отчего после нескольких циклов герметичная батарея постепенно раздуется, негерметичная – высохнет или выкипит.

Полезные советы

Новый аккумулятор заряжается 1/10 от ёмкости. Это относится к гелевым, жидкостным и относительно сухим (твёрдый электролит) аккумуляторам. Старые, долго подержанные батареи могут заряжаться и 1/15… 1/30 по току – от номинального значения ёмкости. Медленный заряд помогает восстановить пластины или решётки электродов в аккумуляторах. Также замедленный заряд используется для АКБ, в чьих «банках» плотность той же серной кислоты неодинакова.

Чтобы избежать преждевременной (по времени – в несколько раз быстрее) порчи АКБ, не рекомендуется пользоваться ускоренным подзарядом, который занимает не более 3 ч.

Например, 150-амперная батарея заряжается в данном случае током в 50 А. Эти режимы присутствуют на большинстве современных устройств.

В зимнее время подзаряд АКБ производится при разряде на 25%, летом – этот предел разряда можно увеличить до половины от штатной ёмкости. Замёрзший аккумулятор не может работать в нагрузку полноценно, даже будучи заряженным – это правило относится ко всем электрохимическим системам, будь то металлы со щёлочью или кислотой, технологические прослойки с добавками лития и так далее. Придерживайтесь инструкции производителя.

Зарядное устройство авто 4а кедр неисправности электросхема. Обзор зарядных устройств для автомобильного аккумулятора серии «Кедр. Обзор зарядных устройств для автомобильного аккумулятора серии «Кедр»

Каждый, кто имеет автомобиль, прекрасно знает, где находится цветной параллелепипед, обклеенный цветными наклейками, зачем он нужен, но мало кто задумывается, что аккумуляторная батарея не вечная, и за ней нужно как минимум ухаживать. Только тогда она сможет протянуть отведенных ей 5-7 лет. А при необходимости ее нужно заряжать. Причем заряжать правильно, и для этого сейчас есть все условия.

Зарядное устройство Кедр Авто 4а

Среды сотен тысяч моделей зарядных устройств (ЗУ), многие автомобилисты предпочитают отечественные зарядки. То ли генетическая сила привычки, то ли похвальный патриотизм, но определенной популярностью пользуется зарядное устройство Кедр Авто 4а. У многих возникают сложности с ремонтом этого прибора в силу того, что схема утеряна, а найти оригинальную не всегда удается. Мы порылись в наших архивах, и откопали схему прибора, которую предлагаем для изучения.

Имеет несложную архитектуру, и разобраться довольно просто, если можете отличить резистор от канистры. А если не можете, мы постараемся объяснить что это такое, зачем он нужен и как им пользоваться.

Когда необходимо использовать зарядное устройство

Химия — штука тонкая, а аккумулятор насквозь состоит из химических процессов. В тонкости химии мы погружаться не станем, а выясним то, что касается среднестатистического автомобилиста, его аккумулятора, и зарядного устройства Кедр Авто 4а.

АКБ должна быть в порядке. Зимой и летом. Но она имеет допустимую степень разряженности, которая проверяется довольно просто – при помощи ареометра, если конструкция АКБ позволяет, либо при помощи замера минимального напряжения на выводах. В первом случае замеряем плотность, во втором непосредственно напряжение. Допустимое значение разрядки АКБ зимой — 25% от номинала, а летом — 50%. Если банка может держать напряжение 1,6 В на протяжении пяти секунд, значит она полностью заряжена. Если напряжение составляет 1,4 В, значит батарея села на 50%. вся арифметика.

Проводить подзарядку АКБ нужно, и если вы выбрали Кедр Авто 4а, то оно вполне справится со своей задачей в том случае, если оно исправно. А последствия неправильной зарядки могут быть невеселыми для аккумулятора, поэтому каким бы умным не был прибор, его нужно контролировать.

Описание

Любая аккумуляторная батарея заряжается от источника, превышающего напряжения батареи, и это должен быть источник постоянного тока. Следовательно, ЗУ должно преобразовать переменный ток в постоянный, и на выходе выдать нам необходимое для зарядки напряжение. Прибор делает это превосходно. Вот его технические данные:

  • способно работать от бытовой сети 220 В ± 11 В;
  • номинальное напряжение батареи, которую он заряжает — 12 В;
  • минимальный ток заряда — 4,0 А;
  • потребляет не более 85 Вт.

Предназначено и для зарядки, и для восстановления аккумуляторных батарей, потерявших заряд в силу ряда причин. Вызвать падение напряжения на АКБ может масса факторов, но самым основным считается сульфатация пластин и их окисление. Кедр предназначен также для учебно-тренировочных зарядно-разрядных циклов, восстанавливающих способность батареи держать заряд.

Зарядка происходит определенное количество времени, которое зависит от емкости АКБ, от степени износа пластин, а также от степени разрядки батареи. Оборудован простейшим микропроцессором, управляющее всеми возможными режимами зарядки и работы устройства.

Функции

При подключении ЗУ с соблюдением полярности аппарат начинает зарядку АКБ в автоматическом режиме, о чем сигнализирует светодиод. В этом режиме производится стандартная зарядка АКБ током не более, чем 4 А с контролем напряжения на выводах. При достижении максимального значения зарядного напряжения, прибор сам отключается от аккумулятора. Об этом говорит мигающий светодиод.

Для снятия сульфатации необходимо использовать режим «цикл». В этом режиме желательно подключить параллельную нагрузку на аккумулятор, которая потребляет около 1 А тока. Для этого подойдет автомобильная лампочка на 6 Вт. Если этого не сделать, то процесс пройдет тоже успешно, но займет немного больше времени. Для полного устранения сульфатации необходимо оставить аккумулятор подключенным к прибору на 3-5 суток.

Устройство имеет также предпусковой режим зарядки АКБ. В этом случае зарядка происходит быстрее за счет того, что применятся ток высокого номинала — до 10 А. Процесс длится около пяти минут. После этого аппарат автоматически переходит в режим «автомат», и уже ограничивает ток до 4 А.

Таким образом работает Кедр Авто 4а. Благодаря несложной схеме любую его неисправность можно выявить и устранить, а служит прибор достаточно долго. Следите за амперметром, и удачи в дороге!

Применение надёжных зарядных устройств является одним из главных условий стабильной и продолжительной работы автоаккумулятора. Зарядное устройство Кедр заслужило доверие у большого количества пользователей. Простое в эксплуатации и многофункциональное, это недорогое автоматизированное ЗУ пользуется стабильным спросом у бывалых водителей и у новичков-автомобилистов.

Характеристики зарядного устройства Кедр-Авто 4А

— Номинальное напряжение питающей сети, В 220

— Частота сети, Гц 50

— Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В 12

— Зарядный ток, А (макс.) 4 A

— Номинальная потребляемая мощность, Вт 85

Принципиальная электрическая схема АЗУ



Печатная плата и подключение АЗУ


Если нет возможности купить его, можно без проблем собрать самому. Что я и сделал. Транзисторы применил импортные вс556b (pnp) и bc337-40 (npn) вместо кт315 и кт361. На фото заводская плата зарядного и моя самодельная.



Заводская плата автоматического зарядного


Самодельная сборка платы

Собрал данное устройство, проверил — работает отлично, мне нравится. Это зарядное устройство имеет:

— режим автомат

— режим десульфат

— режим постоянного заряда (до полной емкости)

— защиту при неправильном подключении и коротком замыкании.

— при цикличном режиме после 45 секунд заряда следует 15 сек разряда.


Будет полезным провести небольшое усовершенствование ЗУ. Полное отключение от сети 220В по окончании заряда, так сказать на «всякий пожарный». Отключение ЗУ Кедр-М от сети при зажигании светодиода «конец зарядки » можно выполнить на симисторе или реле. Команду на включение/отключение можно взять с коллектора транзистора VT1, добавив еще один транзистор, включенный в ключевом режиме, и коммутировать им питание обмотки реле или ток через светодиод оптрона, управляющего симистором. Схему собрал и проверил: vovcanchin .

Обсудить статью СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Срок службы аккумуляторной батареи — источника жизни автомобиля — составляет от 5 до 7 лет. Все зависит от условий эксплуатации. Однако повысить ресурс АКБ можно, если периодически ее подзаряжать и проводить специальные тренировки. Для этих целей было разработано зарядное устройство «Кедр» — одно из лучших на всем автомобильном рынке России.

Работа любой аккумуляторной батареи основана на анодно-катодных реакциях, которые возникают между свинцовыми элементами и раствором серной кислоты. В результате восстановления диоксида свинца на катоде мы получаем электрический ток. Однако со временем течение реакций ослабевает. Именно тогда и необходимо подсоединять «выпрямители», которые восстанавливают исходные элементы.

Серия зарядных устройств «Кедр»

Главное назначение серии отечественных приборов «Кедр» — это зарядка аккумуляторной батареи и восстановление ее работоспособности, утраченной в силу образования сульфатов свинца и окисления электродов. Кроме того, зарядное устройство «Кедр» может использоваться для «тренировки» АКБ с целью повысить ее технические характеристики и продлить срок службы.

Внешне приборы серии представляют собой пластиковый параллелепипед черного цвета довольной большой массы. На лицевой стороне расположен пульт управления. Устройство имеет кабель для подключения к сети переменного тока, два зажима, которые присоединяются непосредственно к клеммам АКБ. Настройка прибора для подзарядки происходит в автоматическом режиме.

В состав серии устройств включены предпусковые приборы, которые используются для запуска двигателя автомобиля с сильно разряженным аккумулятором («Кедр-мини»). Также в ассортименте присутствуют универсальные агрегаты, выполняющие обе функции (зарядное устройство «Кедр-авто-10»).

Панель управления

Перед запуском прибора необходимо ознакомиться с правилами его эксплуатации. Пренебрежение этим простым правилом может вызвать поражение электрически током вплоть до летального исхода.

Самое главное — изучить панель управления прибора перед его подключением к АКБ. В подавляющем большинстве случаев в ее состав входят:

  1. Переключатель управления автоматическими режимами «Заряд/Дозаряд».
  2. Держатель плавкой вставки, иначе говоря — разъем для предохранителя.
  3. Тумблер автоматических режимов «Непрерывный/Циклический».
  4. Амперметр и индикатор полной зарядки батареи в виде светодиода.

В задней стенке прибора расположен небольшой отсек, в котором находятся шнуры, необходимые, чтобы подключить устройство зарядное «Кедр» к питающей сети и аккумуляторной батареи.

Отличия приборов от других зарядных устройств

Семейство приборов «Кедр» полюбилось отечественным автолюбителям за простоту использования.

Аппарат подзаряжает либо восстанавливает работоспособность аккумуляторной батареи благодаря встроенным в его плату управления автоматическим функциям:

  1. Циклическая работа — обеспечивает частичное восстановление окислительно-восстановительных способностей электродов при сульфатации элементов.
  2. Дозаряд АКБ — доводит постоянный заряд до полной емкости.
  3. Режим выключения батареи после полной зарядки.

Также устройство снабжено автоматической защитой от короткого замыкания в результате случайного соприкосновения выходных зажимов или неправильного подключения АКБ. При срабатывании система защиты просто перестает подавать электрический ток, тем самым оберегая как само устройство зарядное «Кедр», так и аккумулятор.

Перед зарядкой

Прежде чем приступать к зарядке, необходимо убедиться, что ваша аккумуляторная батарея нуждается в подзарядке и она исправна. Для этого необходимо измерить напряжение на клеммах. Зимой максимально допустимый уровень разрядки составляет не более 25 % от номинального значения, а летом — не более 50 %. Если вольтметр показывает значения ниже, то батарея нуждается в зарядке.

Стандартные АКБ для автомобиля обладают номинальным напряжением 12 Вольт. Только в таком случае «Кедр» — зарядное устройство (инструкция ниже) — может зарядить батарею. Прочтите также паспорт аккумулятора, чтобы убедиться, что это действительно так. Помните, что для заряда напряжение в заряжающем устройстве должно быть выше вольтажа батареи. В противном случае ничего не получится.

Инструкция по эксплуатации

Инструкция гласит, что для заряда аккумуляторной батареи необходимо выполнить следующее:

  1. Извлечь из полости на задней стенке шнуры, аккуратно растянуть их на полу, следить, чтобы зажимы не соприкасались.
  2. Подключить устройство к переменному источнику тока 220 Вольт.
  3. Переключить тумблеры в положение «Заряд» и «Непрерывный».
  4. Соблюдая полярность, присоединить зажимы к клеммам АКБ.

После этого начнется зарядка аккумуляторной батареи. Как только электрическая емкость полностью восстановится, устройство зарядное «Кедр» оповестит об этом красным индикатором «Окончание заряда». После этого АКБ готова к работе.

Восстановление работоспособности

Снижение емкости аккумулятора происходит в результате частичной сульфатации пластин — образования сульфатов на электродах. Повысить работоспособность и увеличить долговечность АКБ в этом случае можно. Для этого необходимо:

  1. Подсоединить зажимы прибора к клеммам.
  2. Тумблер перевести в положение «Циклически».
  3. Подключить к АКБ лампочку 12В или 6В.

Восстановление работоспособности происходит по следующей схеме: устройство зарядное «Кедр» в течение 45 секунд заряжает батарею, а затем отключается, и в работу вступает лампа, которая в течение 15 секунд разряжает аккумулятор. Такой циклической зарядкой/разрядкой повышается ресурс и работоспособность АКБ.

Любой владелец автомобиля должен иметь в своём арсенале зарядное устройство для автомобильного аккумулятора 12 В. Без него при эксплуатации машины просто не обойтись. Если вы начинающий автолюбитель и ещё не купили ЗУ для аккумулятора, то обязательно к этому придёте. Особенно это важно зимой, когда заряжать АКБ нужно чаще, чем обычно. В противном случае вы можете оказаться в машине с «мёртвым» аккумулятором и придётся «прикуривать». Можно, конечно, заряжать аккумулятор на СТО. Но это лишние расходы и потерянное время. Проще зарядить АКБ в гараже или дома. Нужно только правильно выбрать зарядное устройство. В этой статье мы поговорим о зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора «Кедр». Рассмотрим разные модели и прочитаем, что говорят люди в отзывах.

«Кедр-М»

Это зарядное устройство (ЗУ) предназначено для проведения зарядки автомобильных АКБ. А также прибор предназначен для восстановления работоспособности батарей, которую они утратили в результате окисления и сульфатации электродов. Кроме того, ЗУ может использоваться для тренировки заряд-разряд, чтобы увеличить срок эксплуатации.

Основные возможности устройства:

  • Отключение процесса зарядки в автоматическом режиме;
  • Есть циклический режим работы (заряд-разряд) для восстановления утраченной ёмкости в результате сульфатации пластин;
  • Защита от неправильного подключения зажимов к токовыводам и от короткого замыкания;
  • Есть режим дозарядки, предназначенный для набора аккумулятором полной ёмкости.

Сетевой кабель, а также шнуры с зажимами находятся в специальном отсеке с обратной стороны устройства.

Обратите внимание! ЗУ «Кедр-М» напряжение, которое опасно для жизни. Всегда перед ремонтными работами и смене предохранителя выключайте аппарат. Категорически запрещается использовать самодельные предохранители и закрывать отверстия в корпусе, предусмотренные для вентилирования. Кроме того, запрещается проводить зарядку аккумулятора ближе одного метра к отопительным приборам, печам и т. п.

В таблице ниже приведены основные параметры устройства «Кедр-М».

Характеристики Значение
Характеристики Значение
Напряжение в сети питания, В 220
Номинал заряжаемого аккумулятора, В 12
Ток заряда, А до 4
Потребляемая мощность, ватт до 85
Длительность импульсного тока заряда в циклическом режиме, сек от 15 до 75
Длительность импульсного тока разряда в циклическом режиме, сек от 5 до 25
Допустимая температура окружающей среды, С от 10 до 40
Допустимая влажность воздуха, % 98 (при 25 С)
Допустимое атмосферное, 84 кПа


Для того чтобы подготовить «Кедр-М» к работе, откройте задний отсек и достаньте шнуры с клеммами. Первый тумблер устанавливаете в режим заряд, а вторым выбираете непрерывный или циклический режим. Непрерывный рекомендуется, когда вам необходимо зарядить АКБ. Циклический режим используется при десульфатации или формовке электродов. При этом к выводам нужно подключить лампочку на 12 вольт мощностью 6 ватт. Далее с соблюдением полярности подключаете клеммами к токовыводам.

Здесь стоит отметить, что ЗУ «Кедр-М» имеет защиту от КЗ и неправильного подключения. Работать аппарат будет только в том случае, если на клеммы подключена АКБ с напряжением от 10 вольт. То есть, глубоко разряженный аккумулятор он заряжать не будет, уходя в защиту.

В процессе работы зарядного устройства можно переключать режимы, не отключая прибор от сети 220 вольт. Если батарея разряжена, то сначала ток зарядки составит 4 ампера, а затем будет постоянно уменьшаться. После того как аккумулятор полностью зарядится, ЗУ отключится и будет мигать светодиод, указывающий на окончание процесса. После этого можете установить «Кедр-М» в режим дозаряда.

В циклическом режиме аккумулятор заряжается примерно 45 секунд, а затем разряжается посредством подключённой лампочки. В этом режиме нет автоматического отключения и процесс нужно контролировать самостоятельно.

Ниже можете посмотреть два варианта принципиальной схемы зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Кедр-М».


В таблице ниже можно посмотреть обозначение элементов на принципиальной схеме.

Зарядные устройства «Кедр-Авто 4А» и «Кедр-Авто 12В»

Эта модель ЗУ предназначена для зарядки, восстановления свинцово-кислотных АКБ номиналом 12 вольт и проведения тренировочных циклов заряд-заряд.

Шнуры питания и подключения к аккумуляторной батарее выходят из задней стенки устройства. В отличие от модели «Кедр-М» здесь нет отсека для укладки проводов. Порядок использования ЗУ «Кедр-Авто 4А» будет показан ниже в разделе «Как пользоваться?». В таблице далее приведены основные характеристики этих моделей.

Ниже приводится принципиальная схема «Кедр-Авто 4А» и «Кедр-Авто 12В».

В таблице можно посмотреть список элементов, обозначенных на принципиальной схеме.

На фото ниже представлена печатная плата для изготовления «Кедр-Авто 4А» и «Кедр-Авто 12В».

Это усовершенствованный вариант зарядного устройства «Кедр-Авто 4А», который был выпущен в 2008 году. Производитель сообщает, что ЗУ предназначено для зарядки 12-вольтовых свинцово-кислотных АКБ.


В чём отличия усовершенствованной модели?

  • Улучшена защита от неправильного подключения клемм, КЗ и перегрузки;
  • При сборке используются современные трансформаторы и другие комплектующие;
  • Добавлен предпусковой режим («форсаж»). В этом режиме аккумуляторная батарея заряжается током 10 ампер. После этого, ЗУ автоматически переключается в режим зарядки током 4 ампер;
  • После окончания основного этапа зарядки «Кедр-Авто-10» автоматические переводит устройство на подзарядку током 0,5 ампера. Так обеспечивается наиболее полный заряд АКБ и исключается перезарядка ;
  • Возможность проводить десульфатацию в цикле;
  • В режиме автоматического заряда номинальный ток составляет 4 А;
  • Срок службы от 5 лет при соблюдении инструкции по эксплуатации;
  • Масса ЗУ всего 600 грамм;
  • Гарантия ─ 1 год.

Основные характеристики «Кедр-Авто-10» можно посмотреть ниже:

  • Размеры составляют 185 на 130 на 90 миллиметров;
  • Предпусковой режим с током зарядки до 10 ампер;
  • Номинальный зарядный ток 4 ампер;
  • Потребляемая мощность составляет до 250 ватт;
  • Номинал заряжаемых АКБ – 12 вольт;
  • ЗУ работает от сети 220 вольт.

Время зарядки зависит от степени разрежённости аккумулятора и его ёмкости. ЗУ «Кедр-Авто-10» имеет микропроцессор, который управляет зарядкой. В том числе, предпусковым режимом. Всё это выполняется при переводе устройства в режим автомат. Сначала подаётся увеличенный ток заряда, который затем снижается до номинала. Это ускоряет процесс зарядки.

Устройство зарядное Кедр АВТО 4A предназначено для заряда и восстановления работоспособности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости.

Устройство Кедр АВТО 4A обеспечивает автоматическое отключение при окончании заряда в режиме «АВТОМАТ». В устройстве предусмотрен стрелочный индикатор (амперметр) и световой индикатор, который: при включении режима «АВТОМАТ» — не светится; при окончании заряда в режиме «АВТОМАТ» — мигает; при включении режима «ЦИКЛ» — светится равномерно.

Устройство КЕДР-АВТО обеспечивает ускоренный режим заряда полностью разряженной (до 10 В) батареи при компромиссном значении начального тока равном 3 — 4 А. При этом через 1 — 2 часа (в зависимости от степени разряда батареи и напряжения в сети) значение зарядного тока уменьшается до величины около 2 А и продолжает уменьшаться к концу заряда до 1 А и менее. Такой режим исключает значительный нагрев батареи при заряде и сокращает время заряда полностью разряженной батареи до 3 — 6 часов.

Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.

Общие характеристики устройства
Модель Кедр-Авто 4А
Номинальное напряжение питающей сети, В 220
Частота сети, Гц 50
Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В 12
Зарядный ток, А (макс.) 4 A
Номинальная потребляемая мощность, Вт 85
Относительная влажность воздуха, не более 98% при 25°С
Атмосферное давление, кПа от 84 до 106
Размеры 185x130x90
Комплектация
Изделие 1 шт.
Паспорт 1 шт.
Инструкция 1 шт.
Упаковка 1 шт.
Подходит для аккумуляторов
Тип заряжаемого аккумулятора
Ёмкость заряжаемого аккумулятора 30 — 75 А/ч
.

ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

ВНИМАНИЕ! Перед работой с зарядным устройством «Кедр-авто» необходимо внимательно изучить настоящую инструкцию по эксплуатации.

Будьте осторожны! В зарядном устройстве имеется опасное для жизни напряжение.
Перед заменой предохранителя и проведением ремонта, зарядное устройство отключите от сети.
Не применяйте самодельный предохранитель, это может вывести устройство из строя.
Не производите заряд аккумуляторных батарей вблизи печей, батарей отопления (на расстоянии менее 1 метра).
Не допускается закрывать вентиляционные отверстия в корпусе устройства.

Запрещается:
— разбирать корпус устройства и эксплуатировать зарядное устройство со снятой верхней крышкой;
— эксплуатировать зарядное устройство при наличии повреждений сетевого шнура;
— эксплуатировать в условиях повышенной влажности, а также в условиях агрессивных сред;
— эксплуатировать устройство вблизи источников открытого огня или других источников теплового излучения;
— эксплуатировать зарядное устройство с закрытыми вентиляционными отверстиями. Процесс зарядки аккумуляторных батарей должен проводиться в хорошо проветриваемом помещении.

Подготовка к работе и порядок работы

Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.
Открыть крышку в задней стенке зарядного устройства и извлечь шнуры. Установить тумблер включения автоматики в положение «ЗАРЯД».
Тумблер режима заряда «НЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» позволяет выбрать режимы заряда аккумуляторной батареи.
Если необходимо зарадить аккумуляторную батарею, тумблер режима заряда переключить в положение «НЕПРЕРЫВНЫЙ».
При необходимости формовки или десульфатации пластин, при снижении емкости аккумуляторной батареи тумблер выбора режима заряда переключить, в «ЦИКЛИЧЕСКИЙ». К клеммам аккумуляторной батареи подключить нагрузку (лампочку 12V 6 Вт).
Подключить, соблюдая полярность, шнур при помощи зажимов к аккумуляторной батарее.
Электронная защита устройства «Кедр-М» от короткого замыкания и неправильного подключения полярности выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в том случае, если к выходным клеммам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея) напряжением не менее 10В.
Лампочка, подключенная к клемам зарядного устройства, гореть не будет, так как она не является источником напряжения.

Работа в режиме заряда аккумулятора.

Переключение режимов работы устройства «ЦЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» и «ЗАРЯД-ДОЗАРЯД» можно производить в процессе заряда аккумуляторной батареи не отключая его от сети.
Подключить вилку сетевого шнура питания 220 В, при этом начинается процесс заряда аккумуляторной батареи, о чем свидетельствуют показания амперметра.
Ток заряда полностью разряженной аккумуляторной батареи в начале заряда может сосгавитъ 4 А и более, дальше в процессе заряда ток будет уменьшаться.
При достижении заряда аккумуляторной батареи происходит автоматическое отключение зарядного устройства, о чем свидетельствует свечение светодиода «ОКОНЧАНИЕ ЗАРЯДА»
Переключить тумблер включения автоматики в режиме «ДОЗАРЯД» и продолжить заряд аккумуляторной батареи. Батарея считается полностью заряженной, если в процессе заряда плотность электролита не меняется в течение двух часов.
В циклическом режиме заряда после каждых 45 секунд заряда в течение 15 секунд происходит разряд аккумуляторной батареи через подключенную к аккумуляторной батарее нагрузку (лампочку).
В положении «ЦИКЛИЧЕСКИЙ» или «ДОЗАРЯД» автоматика выключается.

Возможные неисправности и методы их устранения

Не смотря на то, что зарядное устройство просто и надёжно в эксплуатации, в практике имеются случаи, когда потребители из-за неправильного использования не могут получить, необходимый зарядный ток и ошибочно считают это неисправностью зарядного устройства. Эти ошибки сведены в таблице.

Наименование неисправностей, внешнее проявление и дополнительные признаки Вероятная причина Метод устранения Примечание
1. При подключении зарядного устройства к аккумуляторной батарее отсутствует показание зарядного тока 1. Сгорел предохранитель. 2. Плохой контакт между выходными зажимами «+» и «-» и выводами АБ. 3. Перепутана полярность при подключении ЗУ-А к выводам АБ. 4. Выходные зажимы « + » и «-» замыкаются между собой. 5. Короткое замыкание в АБ или она чрезмерно разряжена (напряжение на ней менее 4 В) 1. Заменить предохранитель. 2. Проверить состояние выводов При необходимости зачистить их. 3. Проверить правильность подключения устройства а АБ. 4. Разомкнуть зажимы. 5*. Проверить устройство и аккумуляторную батарею. * При других неисправностях ЗУ подлежит ремонту.
2. При подключении ЗУ к АБ стрелка амперметра показывает больше 5 А. 1. Неисправна батарея (закорочена одна банка). 2. Напряжение сети значительно выше нормы. 1. Устройство отключить, устранить неисправность батареи или сети. * При исправном ЗУ, неисправность надо искать в заряжаемой АБ
3. Зарядное устройство отключилось, но АБ значительно недозаряжена. 1. Неисправность АБ (сульфатация пластин, плотность не соотвстствует норме, загрязнение и т. д.) 1. Провести заряд в режиме «Циклический», «Дозаряд». Проверить ЗУ заведомо исправным аккумулятором.

Резервные и циклические определения — Yuasa

Определения режима ожидания и цикличности для промышленных батарей VRLA.

в режиме ожидания

Приложение с плавающим режимом STANDBY — это приложение, в котором батарея поддерживается с помощью напряжения плавающего заряда в состоянии 100% заряда, готового к немедленной поддержке подключенной нагрузки в случае отказа сетевого питания. Напряжение плавающего заряда обеспечивает правильный ток для компенсации любой характеристики саморазряда 1 . Типичным приложением для промышленной аккумуляторной системы может быть источник бесперебойного питания (ИБП).

Yuasa считает, что приложение float STANDBY находится там, где батарея

Не имеет разрядов больше, чем указано в таблице ниже

DOD ² Допустимые сбросы в год (в среднем)
0,1 — 10% 16-18
ИЛИ
11-30% 10–12
ИЛИ
31–100% 2-3
  • Предполагается, что будут иметь место продолжительные периоды плавающего заряда, в среднем> 3 месяцев, между разрядками в среднем и не менее 72 часов перезарядки между запланированными последовательными разрядками (если аккумулятор, который вы используете, не имеет повторного определения размера для сокращения времени зарядки).
  • Предполагается, что
  • потратит> 99,9% своего срока службы на плавающий заряд.
  • Никогда не оставляется в частично разряженном состоянии.

Yuasa VRLA STANDBY Типы батарей: NP, NPL, SWL и EN

Циклический

ЦИКЛИЧЕСКОЕ приложение — это приложение, в котором аккумулятор разряжается и заряжается на регулярной и / или плановой основе. Типичным применением промышленной аккумуляторной системы CYCLIC может быть система отключения электрической нагрузки.

Yuasa считает приложение CYCLIC там где батарея

  • Регулярно 3 подвергается зарядке менее 72 часов между разрядками.
  • Регулярно 3 сбрасывается на любую глубину разряда.
  • После первого использования подлежит периодам более 1 месяца без подзарядки в течение любого 6-месячного периода.
  • После первого использования остается в состоянии частичного разряда более 1 недели.

Yuasa VRLA CYCLIC Типы батарей: NPC, REC, ENL, SLE

Банкноты

  1. Плавающий заряд может включать в себя периодические схемы зарядки, в течение которых полностью заряженные батареи находятся в разомкнутой цепи.Тем не менее, чтобы обеспечить правильное выравнивание комплектов батарей по состоянию заряда и приемным характеристикам заряда, следует применять условия непрерывного плавающего заряда в течение не менее 6 месяцев после ввода в эксплуатацию или изменения конфигурации батареи.
  2. Глубина разряда (DOD). 100% -ный разряд в отношении этого документа следует рассматривать как конец расчетного периода автономности при любой данной нагрузке. Разряд 10% будет временем разряда 10% расчетной автономности при данной нагрузке.
  3. «Обычный» можно рассматривать в среднем более двух раз в месяц.

циклических и резервных аккумуляторов — знаете ли вы разницу?

Использование правильной батареи для правильного применения жизненно важно для обеспечения правильной работы вашей батареи.

Но знаете ли вы, требует ли ваше приложение циклический или резервный аккумулятор

Циклические и резервные батареи — в чем разница?

В приложениях с циклической зарядкой и разрядкой свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием или VRLA часто работают на пределе своих возможностей.

Если указан неправильный аккумулятор, например модель общего назначения, такая как серия Yuasa NP, результатом может быть низкая производительность и короткий срок службы.

Yuasa предлагает 2 дополнительных диапазона батарей, специально предназначенных для циклического использования. Это хорошо зарекомендовавшая себя линейка NPC и более новая серия REC .

Линейка REC имеет доступную емкость до 10 Ач, а серия NPC имеет доступную емкость до 100 Ач, что дает диапазон из одиннадцати батарей, подходящий для большинства приложений.

Доступные мощности:

REC10-12 12,0 В / 10,0 Ач

REC14-12 12,0 В / 14,0 Ач

REC22-12 12,0 В / 22,0 Ач

NPC24-12 12,0 В / 24,0 Ач

REC26-12 12,0 В / 26,0 Ач

REC36-12 12,0 В / 36,0 Ач

NPC38-12 12,0 В / 38,0 Ач

REC50-12 12,0 В / 50,0 Ач

NPC65-12 12,0 В / 65,0 Ач

REC80-12 12.0 В / 80,0 Ач

NPC100-12 12,0 В / 100,0 Ач

Согласно Yuasa, циклическое приложение определяется как: —

ЦИКЛИЧЕСКОЕ приложение — это приложение, в котором аккумулятор разряжается и заряжается на регулярной и / или плановой основе.

Yuasa считает, что приложение CYCLIC находится там, где батарея…

  • Регулярно (более двух раз в месяц) заряжается <72 часов между разрядками.

  • Регулярно (более двух раз в месяц) сбрасывается на любую глубину разряда.

  • После первого использования подлежит периодам более 1 месяца без подзарядки в течение любого 6-месячного периода.

  • После первого использования остается в состоянии частичного разряда более 1 недели.

Аналогичным образом Yuasa определяет приложение Standby как: —

Приложение с плавающим режимом STANDBY — это приложение, в котором батарея поддерживается с помощью напряжения плавающего заряда в состоянии 100% заряда, готового к немедленной поддержке подключенной нагрузки в случае отказа сетевого питания.

Напряжение плавающего заряда обеспечивает правильный ток для компенсации любой характеристики саморазряда. Типичным приложением для промышленной аккумуляторной системы может быть источник бесперебойного питания (ИБП).

Yuasa считает, что приложение float STANDBY работает там, где батарея разряжается не больше, чем указано в таблице ниже.

DOD ² Допустимые сбросы в год (в среднем)
0.1–10% 16-18
ИЛИ
11-30% 10–12
ИЛИ
31–100% 2-3

А также соответствует следующим критериям: —

  • Предполагается, что будут иметься продолжительные периоды удержания в обращении
  • ,> 3 месяцев, в среднем между разрядками и не менее 72 часов зарядки между запланированными последовательными разрядками (если аккумулятор, который вы используете, не рассчитан на повторный режим работы для сокращения времени зарядки).
  • Предполагается, что
  • потратит> 99,9% своего срока службы на плавающий заряд.
  • Никогда не оставляется в частично разряженном состоянии.

Глубина разряда (DOD). 100% -ный разряд в отношении этого документа следует рассматривать как конец расчетного периода автономности при любой данной нагрузке.

Разряд 10% будет временем разряда 10% расчетной автономности при данной нагрузке.

Euro Energy являются экспертами по аккумуляторным батареям и поставляют аккумуляторы Yuasa VRLA более 30 лет.

Если вы хотите обсудить вашу заявку с нашей технической командой или получить конкурентоспособные цены, позвоните нам по телефону 0116 2340567 или по электронной почте [email protected]


Похожие сообщения

Cycle Life — обзор

15.4.1 Разъяснение некоторых терминов

Оценка жизненного цикла или анализ жизненного цикла (LCA) оценивает воздействие на окружающую среду, возникающее на всех этапах жизненного цикла продукта или детали, включая добычу сырья, переработку материалов , производство, распространение, использование, ремонт и техническое обслуживание, а также утилизация или переработка.LCA также известен как экологический баланс и анализ от колыбели до могилы.

Инвентаризация жизненного цикла (LCI) — это инвентаризация общего потребления энергии, использования сырья, выбросов в атмосферу и воду, а также общего количества твердых отходов, образовавшихся от колыбели до могилы (могила является окончательной утилизацией). LCI дает основные данные для LCA. Это эквивалент экопрофиля, охватывающего полный жизненный цикл. В строгом смысле этого слова LCI для смол, гранул, новых пленок или трубок … не существует, потому что гранулы и новые детали или продукты обычно не выбрасываются.

Eco-Profile : оценка общего потребления энергии, использования сырья, выбросов в атмосферу и воду, а также общего количества твердых отходов, образующихся от колыбели до ворот завода. Экологический профиль всегда заканчивается изготовлением рассматриваемой детали или изделия.

От колыбели до ворот фабрики : цикл начинается с извлечения сырья из земли и заканчивается выходом продукта с завода.

Cradle to Grave : полный цикл, начиная с добычи сырья и заканчивая окончательной утилизацией продукта или его части (переработка, компост, свалка и т. Д.)).

Тонна нефтяного эквивалента (т.н.э.) определяется как количество энергии, высвобождаемой при сжигании одной тонны сырой нефти. Это примерно 42 ГДж.

Абиотическое истощение относится к истощению неживых (абиотических) ресурсов, таких как ископаемое топливо, минералы, глина и торф. Абиотическое истощение измеряется в килограммах эквивалента сурьмы (Sb).

Потенциал глобального потепления — это оценка вклада парниковых газов (например, CO 2 , метан, закись азота…) в глобальное потепление.Глобальное потепление происходит из-за увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере, что изменяет поглощение инфракрасного излучения в атмосфере, что приводит к изменению климатических режимов и повышению средних глобальных температур. Потенциал глобального потепления измеряется в эквиваленте CO 2 .

Фотохимическое окисление . Образование фотохимического смога-окислителя является результатом сложных реакций между NOx и ЛОС под действием солнечного света (УФ-излучение), что приводит к образованию озона в тропосфере.Явление смога очень зависит от метеорологических условий и фоновых концентраций загрязняющих веществ. Фотохимическое окисление измеряется с использованием потенциала образования фотоокислителя (POCP), который обычно выражается в эквивалентах этилена.

Эвтрофикация вызывается добавлением питательных веществ в почву или водную систему, что приводит к увеличению биомассы и повреждению других форм жизни. Вода приобретает высокую концентрацию питательных веществ, особенно фосфатов и нитратов, способствующих чрезмерному росту водорослей.Эвтрофикация измеряется в эквиваленте фосфата (PO43-).

Подкисление происходит в результате отложения кислот, которое приводит к снижению pH и увеличению потенциально токсичных элементов. Основными подкисляющими загрязнителями являются SO 2 , NOx, HCl, CO 2 и NH 3 . Подкисление измеряется в эквивалентах SO 2 .

Токсичность — это степень, в которой что-то может вызвать заболевание или повреждение пораженного организма.Есть четыре различных типа токсичности; человеческая токсичность, земная экотоксичность, морская водная экотоксичность и пресноводная водная экотоксичность. Токсичность измеряется в эквивалентах дихлорбензола.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) измеряет количество растворенного кислорода, необходимое аэробным биологическим организмам, присутствующим в воде, для разложения органического материала. Величина БПК чаще всего выражается в миллиграммах кислорода, потребленного на литр образца в течение 5 дней инкубации при 20 ° C.

Химическая потребность в кислороде (ХПК) измеряет количество органических соединений в воде. ХПК измеряет все, что может быть химически окислено.

CML, Eco-Indicator 95, Eco-Indicator99 — это методы, используемые для LCA.

Срок службы батареи и способы его увеличения

Ограниченный срок службы батарей обусловлен нежелательными химическими или физическими изменениями или потерей активных материалов, из которых они сделаны.В противном случае они длились бы бесконечно. Эти изменения обычно необратимы и влияют на электрические характеристики элемента. На этой странице описаны факторы, влияющие на срок службы батареи.

Срок службы батареи обычно можно продлить, только предотвратив или уменьшив причину нежелательных паразитарных химических эффектов, возникающих в элементах. Способы увеличения срока службы батареи и, следовательно, надежности, также рассматриваются ниже.

Календарная жизнь и жизненный цикл

Производительность батареи со временем ухудшается вне зависимости от того, используется она или нет.Это известно как «исчезновение календаря». Производительность также ухудшается при использовании, и это известно как «циклическое затухание»

.

  • Срок службы батареи в календаре — это время, по истечении которого батарея станет непригодной для использования вне зависимости от того, активно она используется или неактивна. На календарную жизнь влияют два ключевых фактора, а именно температура и время, и эмпирические данные показывают, что эти эффекты могут быть представлены двумя относительно простыми математическими зависимостями.Эмпирическое правило, полученное из закона Аррениуса, описывает, как скорость, с которой протекает химическая реакция, удваивается на каждые 10 градусов повышения температуры, в этом случае оно применяется к скорости, с которой увеличивается медленное разложение активных химических веществ. Точно так же соотношение t 1/2 (или √t ) показывает, как внутреннее сопротивление батареи также увеличивается со временем t . График ниже иллюстрирует эти эффекты.

  • Срок годности батареи , как и календарный срок, — это время, в течение которого неактивная батарея может храниться до того, как она станет непригодной для использования, обычно считается, что она имеет только 80% своей начальной емкости.См. Также Хранение батареи
  • .

  • Срок службы батареи определяется как количество полных циклов зарядки-разрядки, которое батарея может выполнить до того, как ее номинальная емкость упадет ниже 80% от начальной номинальной емкости. Ключевыми факторами, влияющими на срок службы, являются время t и количество завершенных циклов заряда-разряда N . Очевидным примером является глубина разряда (см. Ниже), которая представляет собой простую взаимную математическую зависимость, но есть много более сложных факторов, которые также могут влиять на производительность.

Типичный срок службы от 500 до 1200 циклов. Фактический процесс старения приводит к постепенному снижению емкости с течением времени. Когда ячейка достигает указанного срока жизни, она не перестает работать внезапно. Процесс старения продолжается с той же скоростью, что и раньше, так что элемент, емкость которого упала до 80% после 1000 циклов, вероятно, продолжит работать, возможно, до 2000 циклов, когда его эффективная емкость упадет до 60% от первоначальной емкости.Следовательно, нет необходимости опасаться внезапной смерти, когда клетка достигает конца указанного срока жизни. См. Также «Рабочие характеристики».

Альтернативный способ измерения жизненного цикла основан на внутреннем сопротивлении элемента. В этом случае срок службы определяется как количество циклов, которое батарея может выполнить до того, как ее внутреннее сопротивление увеличится на согласованную величину, обычно в 1,3 раза или в два раза по сравнению с первоначальным значением, когда она новая.

В обоих случаях срок службы зависит от глубины разряда и предполагает, что аккумулятор полностью заряжен и разряжается каждый цикл. Если аккумулятор разряжается только частично в каждом цикле, срок службы в цикле будет намного больше. См. Глубину разряда ниже. Поэтому важно указать глубину разряда при указании срока службы.

Когда указываются аккумуляторные системы, обычно размер батареи определяется исходя из ее емкости на конец срока службы, а не ее емкости в новом состоянии.

См. Также Смысл жизни

Остерегайтесь несоответствующих условий испытаний

На приведенном ниже графике показаны результаты циклических испытаний аккумуляторных батарей, используемых в электромобилях, продаваемых в США. Очевидным выводом будет то, что, если бы батареи были полностью разряжены и перезаряжались в большинстве дней, их хватило бы как минимум на 500 циклов, что было бы эквивалентно от одного до двух лет вождения и даже дольше, если бы батареи были только частично разряжены. каждый день.

НО владельцы транспортных средств в Аризоне и Калифорнии испытали время автономной работы всего несколько месяцев, прежде чем емкость упала до уровня ниже 80% от «нового» значения с типичным снижением емкости на 27,5% всего за 300 циклов, даже если температура окружающей среды была значительно ниже 60 ° C, что приводит к жалобам, судебным искам и затруднениям для производителя электромобилей.

Объяснение состояло в том, что циклическое тестирование проводилось с типичным повторяющимся циклом при указанных скоростях заряда и разряда, равных 1.5C и 2,5C с очень короткими периодами отдыха между циклами, так что батарея заряжалась за 40 минут и разряжалась за 24 минуты, что составляло чуть более часа на цикл. При такой скорости 500 циклов будут выполнены примерно за три недели, но при фактическом использовании для завершения 500 циклов потребуется почти два года. Был сделан вывод о том, что «циклы испытаний» продолжительностью в час были намного короче, чем типичные «циклы использования», которые могут длиться день или более, и что типичные «ускоренные» циклические испытания не учитывали влияние старения клеток с учетом календаря. жизни, и мы знаем из графика выше, что календарная жизнь сильно зависит от температуры окружающей среды.

Это было подтверждено испытаниями, которые парадоксальным образом показывают, что, несмотря на ожидаемый благоприятный эффект от более низких рабочих скоростей C, за счет снижения скоростей заряда и разряда до C / 100 или C / 200, то есть 200 часов или более за полный цикл, Срок службы батареи фактически сокращается, особенно при высоких температурах. Это просто потому, что календарные потери жизни становятся тем значительнее, чем больше продолжительность цикла.

Следовательно, ожидаемый срок службы должен быть рассчитан на основе сочетания срока службы в цикле и календарного срока службы.Однако это длительный и дорогостоящий процесс, требующий, чтобы многие образцы подвергались циклическому использованию до конца их срока службы, а другие тестировались при различных температурах в различных рабочих условиях окружающей среды. См. Нетрадиционную альтернативу циклическому тестированию (ниже) для определения срока службы батареи, который может решить эту проблему.

Наиболее важной причиной календарных потерь срока службы является накопление пассивирующего слоя нежелательных химикатов на поверхности анода элемента, который увеличивает его импеданс при одновременном уменьшении объема активных химикатов в элементе.Подробнее о пассивирующем слое см. Ниже.

Следует отметить, что рассматриваемая модель не имела активной системы управления температурой, которая могла бы уменьшить эту проблему, поддерживая батарею прохладной, по крайней мере, некоторое время.

Химические изменения

Батареи — это электрохимические устройства, которые преобразуют химическую энергию в электрическую или наоборот посредством контролируемых химических реакций между набором активных химикатов.К сожалению, желаемые химические реакции, от которых зависит аккумулятор, обычно сопровождаются нежелательными паразитическими химическими реакциями, которые потребляют некоторые из активных химикатов или препятствуют их реакциям. Даже если активные химические вещества элемента остаются неизменными с течением времени, элементы могут выйти из строя из-за нежелательных химических или физических изменений уплотнений, удерживающих электролит на месте.

Истощение активных химических веществ

При различных условиях давления, температуры, электрического поля и продолжительности реакции активные химические вещества в клетке могут разрушаться или объединяться множеством различных способов.По словам Гуосян Лян из компании Phostech Lithium, компании по производству материалов, следующие комбинации элементов, используемых в катодах литий-железо-фосфатных элементов, были обнаружены в некоторых загрязненных продуктах в дополнение к желаемому активному соединению LiFePO 4 :

Fe 3 (PO 4 ) 2 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , Fe 2 PO 5 , Fe 2 P 2 O 7 , FePO 4 , Fe (PO 3 ) 3 , Fe 7 (PO 4 ) 6 , Fe 2 P 4 O 12 , Fe 3 (PO 4 ) 2 , Fe 3 (P 2 O 7 ) 2 , FePLi 2 O, LiPO 3 , Li 2 O, Li 3 PO 4 , Li 4 P 2 O 7 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, Fe, FeP, LiFeO 2 , Li 5 FeO 4 , LiFeP 2 O 7 , Li 2 FeP 2 O 7 , Li 9 Fe 3 (P 2 O 7 9027) 9027 (ПО 4 ) 2 90 277, P 2 O 5 и др.Эти соединения образуются только из материала катода, но есть много других элементов, присутствующих в анодах, электролитах, связующих и других добавках, которые используются в элементе, что делает возможным гораздо больше комбинаций. Результатом является уменьшение количества активных химикатов в клетке и, как следствие, уменьшение емкости клетки.

Загрязнение активных химикатов также создает зародышевые точки, из которых могут инициироваться дальнейшие нежелательные химические реакции.

Воздействие на аккумулятор чрезмерного тока также вызывает эти проблемы, приводящие к сокращению срока службы аккумулятора. См. Раздел «Время зарядки» в разделе «Зарядные устройства» и примечания по пассивации и скорости зарядки ниже.

Задачей разработчиков элементов и инженеров по применению аккумуляторов является создание электрохимического рецепта и стабильных рабочих условий, чтобы гарантировать оптимизацию желаемых реакций и подавление нежелательных побочных эффектов.

Температурные эффекты

Внутренние химические реакции аккумулятора вызываются напряжением или температурой. Чем горячее аккумулятор, тем быстрее протекают химические реакции. Таким образом, высокие температуры могут обеспечить повышенную производительность, но в то же время скорость нежелательных химических реакций увеличится, что приведет к соответствующему снижению срока службы батареи. Срок годности и сохранение заряда зависят от скорости саморазряда, а саморазряд является результатом нежелательной химической реакции в элементе.Подобные неблагоприятные химические реакции, такие как пассивация электродов, коррозия и выделение газа, являются частыми причинами сокращения срока службы. Таким образом, температура влияет как на срок хранения, так и на продолжительность цикла, а также на удержание заряда, поскольку все они являются результатом химических реакций. Даже батареи, специально разработанные для высокотемпературных химических реакций (например, батареи Zebra), не защищены от отказов, вызванных нагревом, которые являются результатом паразитных реакций внутри элементов.

Уравнение Аррениуса определяет взаимосвязь между температурой и скоростью, с которой происходит химическое воздействие. Это показывает, что скорость экспоненциально увеличивается с ростом температуры. Выдается:

Где

k — скорость протекания химической реакции

A — коэффициент частоты, связанный с частотой столкновений между молекулами, обычно принимаемый как постоянный в небольших диапазонах температур.

e — математическая константа = 2,71828

E A — энергия активации. Константа, представляющая минимальную энергию, необходимую для возникновения реакции.

R — универсальная газовая постоянная

T — температура в градусах Кельвина

RT — средняя кинетическая энергия реакции

Как более удобное эмпирическое правило, приближение, справедливое для температур около комнатной — на каждые 10 ° C повышения температуры скорость реакции удваивается .Таким образом, час при 35 ° C эквивалентен по времени автономной работы двум часам при 25 ° C. Тепло — враг батареи, и, как показывает Аррениус, даже небольшое повышение температуры будет иметь большое влияние на характеристики батареи, влияя как на желаемые, так и на нежелательные химические реакции.

На приведенном ниже графике показано, как срок службы трубчатых свинцово-кислотных аккумуляторов Ironclad большой емкости, используемых в резервных приложениях в течение нескольких лет, зависит от рабочей температуры.Обратите внимание, что при работе при температуре 35 ° C батареи будут иметь емкость, превышающую их номинальную, но их срок службы относительно невелик, в то время как увеличенный срок службы возможен, если батареи поддерживаются при температуре 15 ° C.

В качестве примера важности температурных условий хранения. Химия никель-металлгидрида (NiMH), в частности, очень чувствительна к высоким температурам.Испытания показали, что постоянное воздействие температуры 45 ° C сокращает срок службы батареи I-MH на 60 процентов, и, как и у всех батарей, скорость саморазряда удваивается с каждым повышением температуры на 10 ° C.

Помимо постепенного ухудшения состояния элемента с течением времени, в условиях неправильного обращения воздействие температуры может привести к преждевременному выходу элемента из строя. Это может произойти даже при нормальных условиях эксплуатации, если количество тепла, выделяемого в батарее, превышает скорость потери тепла в окружающую среду.В этой ситуации температура батареи будет продолжать повышаться, что приведет к состоянию, известному как тепловой разгон, что в конечном итоге приведет к катастрофическим последствиям.

Вывод таков: повышенные температуры во время хранения или использования серьезно влияют на срок службы батареи.

См. Дополнительную информацию в разделах «Отказы литиевых батарей» и «Управление температурным режимом».

Влияние давления

Эти проблемы относятся только к запечатанным элементам.

Повышенное внутреннее давление в ячейке обычно является следствием повышения температуры. Несколько факторов могут играть роль в повышении температуры и давления. Чрезмерные токи или высокая температура окружающей среды вызовут повышение температуры элемента, а возникающее в результате расширение активных химикатов, в свою очередь, вызовет повышение внутреннего давления в элементе.Перезарядка также вызывает повышение температуры, но, что более важно, перезарядка также может вызвать выделение газов, что приведет к еще большему увеличению внутреннего давления.

К сожалению, повышенное давление имеет тенденцию усиливать эффекты высокой температуры за счет увеличения скорости химических воздействий в элементе, не только желаемой гальванической реакции, но и других факторов, таких как скорость саморазряда или, в крайних случаях, способствующих тепловому разгоне.Чрезмерное давление также может вызвать механические отказы внутри ячеек, такие как короткое замыкание между частями, прерывания на пути тока, деформация или вздутие корпуса элемента или, в худшем случае, фактический разрыв корпуса элемента. Все эти факторы сокращают потенциальный срок службы батареи.

Обычно мы должны ожидать, что такие проблемы возникнут только в ситуациях злоупотребления. Однако производители не могут контролировать, как пользователь обращается с ячейками после того, как они покинули завод, и по соображениям безопасности в ячейки встроены вентиляционные отверстия для сброса давления, чтобы обеспечить контролируемый сброс давления, если существует вероятность того, что оно может достигнуть опасного уровня.

Внешнее давление или его отсутствие также может быть проблемой при транспортировке аккумуляторов по воздуху. Низкое давление в трюме могло вызвать выброс и потерю электролита.

См. Также Защита / вентиляция и потеря электролита

Глубина разряда (DOD)

При заданной температуре и скорости разряда количество активных химикатов, преобразованных с каждым циклом заряда-разряда, будет пропорционально глубине разряда.

Соотношение между сроком службы и глубиной разряда представляется логарифмическим, как показано на графике ниже. Другими словами, количество циклов, обеспечиваемых батареей, увеличивается экспоненциально, чем меньше глубина разряда. Это справедливо для большинства типов клеточной химии.

(Однако кривая выглядит как логарифмическая кривая. На самом деле это обратная кривая, нарисованная на логарифмической бумаге).

Глубина разряда в зависимости от срока службы

Приведенный выше график был построен для свинцово-кислотной батареи, но с различными коэффициентами масштабирования, он типичен для всех типов элементов, включая литий-ионные.Это связано с тем, что срок службы батареи зависит от общей пропускной способности энергии, которую могут выдерживать активные химические вещества. Игнорируя другие эффекты старения, общая пропускная способность фиксирована таким образом, что один цикл с DOD 100% примерно эквивалентен 2 циклам с DOD 50%, 10 циклам с DOD 10% и 100 циклам с DOD 1%. См. Также «Срок службы», в котором показано, как снижается производительность элемента из-за ухудшения содержания активных химикатов по мере старения аккумулятора.

Здесь есть важные уроки как для дизайнеров, так и для пользователей.Ограничивая возможное DOD в приложении, разработчик может значительно улучшить жизненный цикл продукта. Точно так же пользователь может продлить срок службы батареи, используя элементы с емкостью, немного превышающей требуемую, или доливая батарею до того, как она полностью разрядится. Для ячеек, используемых для «микроциклов» (небольшой разряд тока и зарядные импульсы), обычным является срок службы от 300 000 до 500 000 циклов.

Пользователи мобильных телефонов обычно перезаряжают свои батареи, когда DOD составляет всего около 25–30 процентов.При таком низком уровне разряда можно ожидать, что литий-ионный аккумулятор будет в 5-6 раз превышать указанный срок службы батареи, что предполагает полную разрядку за каждый цикл. Таким образом, срок службы цикла значительно улучшается, если уменьшается DOD.

Никель-кадмиевые батареи

являются исключением из этого правила. Подвергая батарею только частичному разряду, возникает так называемый эффект памяти (см. Ниже), который можно обратить вспять только глубокой разрядкой.

Некоторые приложения, такие как электромобили или морское использование, могут потребовать извлечения максимальной емкости из батареи, что означает разрядку батареи до очень высокой степени разряда.Для таких применений необходимо использовать специальные конструкции аккумуляторов «глубокого разряда», поскольку глубокая разрядка может повредить аккумуляторы общего назначения. В частности, типичные автомобильные аккумуляторы SLI предназначены только для работы с DOD до 50%, тогда как тяговые батареи могут работать с DOD от 80% до 100%.

См. Также, как можно увеличить срок службы батареи за счет циклического резервирования ячеек.

Уровень зарядки

Срок службы литиевых батарей можно увеличить за счет уменьшения напряжения отключения зарядки.По сути, это дает батарее частичный заряд вместо полной, аналогично работе с более низким DOD, как в приведенном выше примере. На приведенном ниже графике показаны типичные возможные улучшения жизненного цикла.

Срок службы и напряжение отключения заряда

Источник: Choi & Lim — Journal of Power Sources, сентябрь 2002 г.

Снижение напряжения отключения зарядного напряжения позволяет избежать достижения аккумулятором точки максимального напряжения.См. Также Зарядка литиевых батарей и Неисправности литиевых батарей.

Скорость зарядки

Срок службы батареи также зависит от скорости зарядки. Снижение емкости при высоких скоростях разряда происходит из-за того, что преобразование активных химикатов не успевает за потребляемым током. Результатом являются неполные или нежелательные химические реакции и связанное с ними снижение емкости, как указано в параграфе «Химические изменения» выше.Это может сопровождаться изменениями морфологии электродных кристаллов, такими как растрескивание или рост кристаллов, что отрицательно влияет на внутренний импеданс ячейки. Аналогичные проблемы возникают при зарядке. Существует ограничение на то, как быстро ионы лития могут проникать в интеркаляционные слои анода. Попытка пропустить через батарею слишком большой ток во время процесса зарядки приводит к осаждению избыточных ионов на аноде в виде металлического лития. Это так называемое литиевое покрытие приводит к необратимой потере емкости.В то же время поддержание более высоких напряжений, необходимых для быстрой зарядки, может привести к пробою электролита, что также приведет к потере емкости. Исходя из вышесказанного, можно ожидать, что с каждым циклом зарядки / разрядки накопленная необратимая потеря емкости будет увеличиваться. Хотя это может быть незаметно, в конечном итоге снижение емкости приведет к тому, что ячейка не сможет хранить энергию, требуемую спецификацией. Другими словами, срок службы батареи подошел к концу, и, поскольку потеря емкости происходит из-за работы с большим током, можно ожидать, что срок службы батареи будет тем короче, чем выше ток, который она несет.График ниже демонстрирует, что это так на практике.

Источник: Choi & Lim — Journal of Power Sources, сентябрь 2002 г.

См. Ниже, как этому ухудшению можно противодействовать, предоставляя периоды отдыха во время работы от батареи.

Влияние напряжения

Перезаряжаемые батареи имеют характерный диапазон рабочего напряжения, связанный с конкретным химическим составом используемого элемента.Практические пределы напряжения являются следствием начала нежелательных химических реакций, которые происходят за пределами безопасного рабочего диапазона. После того, как все активные химические вещества были преобразованы в композицию, связанную с полностью заряженной ячейкой, введение большего количества электрической энергии в ячейку приведет к ее нагреву и инициированию дальнейших нежелательных реакций между химическими компонентами, разлагающих их на формы, которые не могут быть рекомбинированный. Таким образом, попытка зарядить элемент выше его верхнего предела напряжения может вызвать необратимые химические реакции, которые могут повредить элемент.Повышение температуры и давления, которое сопровождает эти события, если неконтролируемое, может привести к разрыву или взрыву элемента и выбросу опасных химикатов или пожару. Точно так же разряд элемента ниже рекомендованного нижнего предела напряжения также может привести к необратимым, хотя и менее опасным повреждениям из-за неблагоприятных химических реакций между активными химическими веществами. Цепи защиты предназначены для поддержания ячейки в рекомендованном рабочем диапазоне с ограничениями, установленными с учетом запаса прочности.Более подробно это обсуждается в разделе «Защита». При оценке срока службы обычно предполагается, что элементы будут использоваться только в пределах их установленных рабочих пределов, однако на практике это не всегда так, и отклонение от пределов на короткие периоды времени или с незначительным запасом обычно не приводит к немедленному разрушению аккумуляторной батареи. клетке, ее жизненный цикл, скорее всего, будет затронут.

Например, постоянная чрезмерная разрядка никель-металлгидридных элементов на 0.2 В может привести к потере 40% срока службы; и переразряд на 0,3 В литий-ионной химии может привести к 66-процентной потере емкости. Испытания показали, что перезаряд литиевых элементов на 0,1 В или 0,25 В не приведет к проблемам с безопасностью, но может сократить срок службы до 80 процентов.

Контроль заряда и разряда очень важен для продления срока службы аккумулятора.

Старение клеток

Подготовка заряда или формирование

Формирование клетки — это процесс преобразования активных материалов новой клетки в их пригодную для использования форму.Первоначальная кристаллическая структура электролита или электродов определяется производственным процессом, с помощью которого были изготовлены эти компоненты, и процессом покрытия электродов. Это может быть не оптимальная структура для минимизации внутреннего импеданса ячейки, и она может не обеспечивать оптимальный контакт между электролитом и электродами. Прохождение тока через ячейку, а также нагрев и охлаждение ячейки вызовут небольшие изменения микроструктуры или морфологии активных химических веществ.

Formation — это, по сути, первая зарядка, выполняемая на заводе производителя элементов при очень тщательно контролируемых условиях тока, температуры и продолжительности для создания желаемой микроструктуры компонентов и контакта между ними.

Для некоторых химических составов может потребоваться десять или более циклов заряда-разряда, прежде чем батарея сможет достичь своей полной мощности или емкости.

Старость

Однако при использовании профиль использования ячейки определяется пользователем.В течение срока службы элемента, даже если не происходит нежелательных изменений химического состава материалов, морфология активных компонентов будет продолжать меняться, обычно в худшую сторону. В результате характеристики элемента постепенно ухудшаются, пока в конечном итоге ячейка не станет непригодной для эксплуатации.

По мере старения элемента меняется и химический состав, и кристаллическая структура материалов, и возникают более крупные кристаллы, а на электродах могут образовываться металлические дендриты.

Эти изменения имеют несколько последствий: —

  • По мере того, как более мелкие кристаллы, образующиеся во время формирования ячейки, растут до большего размера, внутренний импеданс ячейки увеличивается, а емкость ячейки уменьшается.
  • Рост кристаллов и дендритов вызывает набухание электродов, которое, в свою очередь, оказывает давление на электролит и сепаратор. По мере того, как электроды прижимаются друг к другу, саморазряд ячейки имеет тенденцию к увеличению.
  • В крайних случаях сепаратор может быть поврежден ростом дендритов или кристаллов, что приведет к еще большему саморазряду или короткому замыканию.

Когда батарея демонстрирует высокий уровень саморазряда, нет никаких средств, чтобы обратить ее действие.

Циклические механические напряжения

В ионно-литиевых элементах введение или выброс ионов лития в интеркаляционные пространства и из них во время зарядки и разрядки вызывает набухание или сжатие электродных материалов.Повторяющиеся циклы могут ослабить структуру электрода, уменьшая его адгезию к токосъемнику, вызывая разбухание элемента. Это может привести к снижению емкости заряда и, в конечном итоге, к выходу из строя элемента.

Степень расширения или сжатия электродной конструкции зависит от используемых материалов. Изменение объема каждого из электродов в литий-кобальтовых элементах имеет тенденцию усиливать друг друга, вызывая набухание элемента, тогда как изменение объема электродов в литий-фосфатных элементах имеет тенденцию компенсировать друг друга, сводя набухание к минимуму.

Использование кремния в качестве анодного материала вместо углерода дает возможность получить очень высокую зарядную емкость, в десять раз лучше, чем углерод. К сожалению, во время зарядки кремниевые аноды изменяются в объеме на 400%, что приводит к физическому разрушению анодного покрытия. Это все еще нерешенная проблема, и в настоящее время исследуются различные возможные решения.

Эффект памяти

Так называемый «эффект памяти» — еще одно проявление изменения морфологии компонентов клетки с возрастом.Похоже, что некоторые элементы на основе никеля, в частности никель-кадмиевые аккумуляторы, могли «запоминать», сколько разряда требовалось при предыдущих разрядах, и принимали только это количество заряда при последующих зарядах. Никель-металлогидридные элементы страдают той же проблемой, но в меньшей степени. На самом деле происходит то, что повторяющиеся мелкие заряды вызывают изменение кристаллической структуры электродов, как отмечалось выше, и это приводит к увеличению внутреннего импеданса ячейки и снижению ее емкости.Длительные медленные заряды, такие как капельная зарядка, как правило, способствуют этому нежелательному росту кристаллов, равно как и высокие температуры, поэтому их следует избегать.

Ремонт или реставрация

Часто возможно восстановить никель-кадмиевый элемент до или почти до его полной емкости, по существу, повторяя процесс формирования, чтобы разбить более крупные кристаллы до их прежних меньших размеров.Одного или нескольких глубоких разрядов ниже 1,0 В / элемент с очень низким контролируемым током достаточно, чтобы вызвать изменение молекулярной структуры элемента и восстановить его исходный химический состав. Таким образом, обработка клетки электрическим током может привести к потере памяти. Это лекарство не обязательно работает со старыми клетками, установленными по-своему, чья кристаллическая структура укоренилась и может фактически ухудшить их, увеличивая скорость саморазряда. Эти старые ячейки, срок службы которых приближается к концу, должны быть списаны.

Пассивация

Пассивация — еще одно вторичное химическое действие, которое особенно проявляется в ионно-литиевых элементах. Резистивный слой, известный как Интерфейс твердого электролита или слой SEI, образуется на электродах в некоторых ячейках из-за циклического режима или после длительного хранения. Это может быть химическое осаждение или просто изменение кристаллической структуры поверхности электрода.Этот слой препятствует химическим реакциям клетки и ее способности передавать ток, а также увеличивает внутреннее сопротивление клетки.

Этот барьер обычно необходимо удалить, чтобы обеспечить правильную работу элемента, однако в некоторых случаях пассивация может принести пользу за счет уменьшения саморазряда элемента. Как и в случае с восстановлением, описанным выше, применение контролируемых циклов зарядки / разрядки часто помогает восстановить аккумулятор для использования. Возможно, удастся отменить изменения кристаллической структуры электродов, но химические изменения обычно необратимы.

В литий-ионных элементах создание слоя SEI во время процесса формирования важно для замедления химической реакции между электролитом и угольным анодом, но его продолжающееся наращивание после образования в течение срока службы элемента является причиной старения элемента. Эти неизбежные паразитарные химические реакции постепенно потребляют активные химические вещества клетки, и именно эта потеря активных химикатов вызывает постепенное снижение емкости клетки, другими словами, ее старение.

См. Дополнительную информацию о химических изменениях и паразитарных реакциях (см. Выше), вызывающих пассивацию и слой SEI.

Клетки имеют тенденцию к постепенному старению из-за постепенного наращивания слоя SEI. График календарной жизни (см. Выше) показывает, что зависящее от времени нарастание слоя SEI имеет тенденцию замедляться по мере того, как слой становится толще, а эмпирические данные свидетельствуют о том, что увеличение внутреннего импеданса ячейки из-за накопления SEI не является линейным, а пропорционально квадратному корню из времени.В конечном итоге наступает момент, когда пассивирующий слой становится настолько толстым, что блокирует поры в пористой поверхности анода, предотвращая перенос ионов и их внедрение в кристаллическую решетку углерода анода, что приводит к литиевому покрытию, что еще больше ухудшает ситуацию и быстро ухудшает характеристики. емкость заряда элемента, приводящая к полному выходу элемента из строя.

Здесь действуют два фактора: скорость роста слоя SEI, который определяет, как быстро стареет ячейка, и пористость поверхности анода, которая определяет, сколько старения может выдержать ячейка до того, как ее поры полностью заблокируются, другими словами. его критический «Конец Жизни» или «Смерть».Электролиты и добавки выбираются для минимизации паразитных химических реакций и блокировки пористой поверхности анода для уменьшения старения, а структура частиц поверхности анода рассчитана на оптимальную пористость, чтобы отсрочить наступление критического разрушения.

Высокое напряжение в элементах и ​​высокая температура окружающей среды ускоряют паразитические химические реакции и, следовательно, скорость старения элементов, и оба они оказывают большое влияние на срок службы элементов. См. Раздел «Уровень заряда», «Влияние напряжения» и «Влияние температуры» выше.

.

Окончание срока службы батареи или элемента обычно определяется как точка, в которой ее емкость снижается до 80% от ее стоимости в новом состоянии, то есть когда она теряет 20% своей зарядной емкости. Критический конец жизни — это момент, когда клетка полностью выходит из строя. Обычно это происходит намного позже, чем указанный на «паспортной табличке» конец жизни, поэтому клетки обычно исчезают, а не страдают внезапной смертью.

  • Пассивация, кулоновская эффективность и срок службы батареи
  • Альтернативный (нетрадиционный) подход к оценке срока службы батареи

    В некоторых случаях для определения срока службы батареи можно использовать сокращенный метод.Это включает в себя измерение потери емкости за меньшее количество более длительных циклов, более репрезентативных для фактических циклов использования ячейки и экстраполяцию результата для получения потери емкости за несколько циклов. Цикл использования включает как потерю цикла, так и потерю календаря. Достоверность экстраполяции зависит от наличия линейного процесса старения в течение срока службы батареи.

    Недавние исследования в Канадском университете Далхаузи показали, как эффект или степень процесса пассивации и его влияние на зарядную емкость элемента могут быть оценены путем измерения кулоновской эффективности элемента и использованы для характеристики срока его службы.

    Этот метод не является общепринятым или рекомендуемым способом определения срока службы батареи и может не подходить для многих приложений. Он включен здесь как полезная альтернатива традиционным циклическим испытаниям для рассмотрения.

    Метод

    Определите Кулоновский КПД CE = Qd / Qc

    Где

    Qc = емкость заряда в начале цикла зарядки

    Qd = емкость заряда в конце цикла разряда с полностью заряженным элементом

    Примечание: Это не стандартное определение кулоновской эффективности, основанное на I 2 R ячейки и других потерях за цикл.Вместо этого он просто основан на потере емкости элемента за цикл из-за процесса старения. Однако он включает как циклические потери, так и календарные потери ячейки.

    Разница между зарядом, поступающим в элемент, и выходящим зарядом ( Qc — Qd ), соответствует абсолютному уменьшению количества активных химических веществ в элементе и сопутствующему увеличению количества нежелательных химических продуктов в результате паразитических необратимых отмеченные выше химические изменения, которые, в свою очередь, вызывают соответствующее увеличение толщины слоя SEI.

    Предполагается, что элемент с заданным сроком службы в 1000 циклов будет терять 20% своей емкости к концу своего срока службы или 0,02% своей емкости за каждый цикл, так что ее кулоновский КПД составит 99,98% или коэффициент 0,9998

    Кулоновская неэффективность CI = Коэффициент потери мощности за цикл = (1 — CE)

    Эта потеря емкости заряда представляет собой потерю активных химикатов за цикл или образование нежелательных химических продуктов и последующее увеличение толщины слоя SEI за цикл и может рассматриваться как фактор деградации ячейки

    Коэффициент потери емкости за цикл для вышеуказанной ячейки на 1000 циклов будет (1 — 0.9998) = 0,0002

    Испытания рабочего цикла при разных скоростях C могут вызвать большие очевидные различия в потерях емкости за цикл. Это связано с тем, что относительный вклад календарного срока службы в общий цикл жизни зависит от продолжительности цикла заряда-разряда. См. Выше «Несоответствующие условия тестирования».

    Эксперименты в Далхаузи в течение периодов испытаний продолжительностью около 1000 часов показали, что для данного химического состава и конструкции элемента фактическая потеря емкости за цикл пропорциональна продолжительности t соответствующего цикла заряда-разряда, так что потеря емкости ставка для любой заданной ставки C определяется как:

    Скорость потери мощности = (1- CE) / т

    Таким образом, разделив потерю цикла на время цикла, мы получим нормализованный суммарный коэффициент потерь для срока службы цикла и календарного срока службы.

    Дальнейшие испытания на срок службы контрольных групп ячеек в Далхаузи продемонстрировали, что при контролируемых температурных условиях существует хорошее соответствие между прогнозами срока службы с использованием этого метода по сравнению с фактическими результатами обычных циклических испытаний, при которых элементы циклируются до конца заданного срока службы. жизнь (когда емкость ячейки упала на 20%).

    Льготы

    • Метод учитывает как циклические, так и календарные потери жизненного цикла.
    • Он показывает, что посредством прецизионных измерений кулоновской эффективности, производительность элемента может быть охарактеризована только несколькими длительными циклами, причем время цикла соответствует периоду предполагаемого использования. Эти тесты могут длиться в общей сложности около 1000 часов, что позволяет избежать длительного и дорогостоящего долгосрочного циклического тестирования, приводящего к гибели нескольких образцов.
    • Например, тестирование со скоростью заряда-разряда C / 25 в течение периода 1000 часов или 3 недель даст 20 точек данных, представляющих использование в течение 20 дней, из которых можно экстраполировать срок службы элемента.

      • Разделите указанную потерю емкости «Конец срока службы» (скажем, 20%) на измеренную скорость потери емкости в процентах за цикл, чтобы получить срок службы в цикле.
      • Умножьте срок службы на время цикла тестирования t , чтобы получить календарный срок службы.
    • Испытательные ячейки используются всего несколько циклов и имеют длительный срок службы.
    • Этот метод особенно важен для производителей больших батарей с длительным сроком службы для автомобильных и распределенных сетевых аккумуляторов, поскольку он позволяет им оценить жизнеспособность новых конструкций, не дожидаясь результатов в течение восьми или более лет, прежде чем они смогут выпустить продукт.
    • Использование этого метода определения скорости потери емкости также представляет собой полезный инструмент для проектировщиков ячеек, которые могут очень быстро сравнить эффект различных альтернативных добавок, используемых для улучшения характеристик ячеек, с ограниченным количеством тестов без циклического разрушения каждой ячейки.
    • Точно так же эта процедура позволяет производителям упаковок оценить производительность конкурирующих ячеек от разных производителей.

    Предостережения, предположения и риски (Некоторые потенциально смертельные)

    Метод игнорирует или предполагает пренебрежение несколькими механизмами старения, которые, как известно, влияют на срок службы элемента, делая несколько неявных предположений, которые не обязательно оправданы. .Здесь изложены некоторые соображения.

    • Основное предположение состоит в том, что потеря емкости полностью происходит из-за паразитных химических реакций, приводящих к наращиванию слоя SEI и, как следствие, уменьшению количества активных химикатов. Структурная деградация и изменения морфологии частиц, составляющих электроды, такие как растрескивание и рост дендритов, не учитываются, как и случайные отказы ячеек, которые не связаны с процессом старения.См. Также сводку «Механизмы старения», в которой указаны другие эффекты старения.
    • Экстраполяция из нескольких циклов всегда приводит к накоплению ошибок. Основная часть того, что нам нужно знать, может быть получена из измерений кулоновской эффективности, но для долгосрочных прогнозов важно провести полную проверку реальности на меньшей выборке, чтобы подтвердить обоснованность использования краткосрочных результатов в качестве индикатора долгосрочного производительность и применимость метода.
    • Потери за жизненный цикл могут увеличиваться довольно линейно со временем, а календарные потери за жизненный цикл — нет. Как отмечалось выше, показатель календарной потери жизни не является линейным, как следует из этой процедуры испытания. Однако величина этой календарной потери, как правило, невелика по сравнению с потерей цикла, и, поскольку ее влияние со временем становится все меньше, кажется, что она оказывает лишь незначительное влияние на результаты. Поскольку это не определяется количественно, это могло бы существенно повлиять на результаты и в любом случае поставить под сомнение достоверность любых выводов, экстраполированных на основе измерений.
    • Потери, зависящие от температуры, намного более значительны, экспоненциально увеличиваясь с температурой в соответствии с законом Аррениуса, и могут быть довольно большими, что существенно влияет на срок службы в календаре. Однако такие потери не зависят от времени и должны постоянно влиять на старение или потерю емкости в течение срока службы батареи, пока температура остается постоянной. позволяя сделать разумные экстраполяции. В зависимости от области применения может потребоваться проведение испытаний при различных температурах окружающей среды, как в случае с обычными методами испытаний.Это не умаляет достоинства метода или его полезности.
    • В какой-то момент постепенное накопление SEI начинает полностью блокировать перенос ионов, и ячейка внезапно выходит из строя. Мы знаем, что при современном управлении производственным процессом, пористость поверхности анода и скорость нарастания SEI достаточно согласованы от ячейки к ячейке, а также, исходя из приведенных выше рассуждений, скорость нарастания SEI за цикл постоянна и равна ( 1 — CE) за цикл.Из этого можно сделать вывод, что для данной кулоновской эффективности количество циклов, завершенных до точки полного отказа, постоянно.
    • Все это очень приятно знать, но мы не знаем, что это за константа. Также не говорится о самом важном моменте, который заключается в том, «сколько циклов произойдет до наступления критического отказа». Это зависит от фактической толщины слоя SEI, пористости поверхности электрода и влияния добавок электролита, ни одна из которых не может быть легко определена количественно.Единственный способ определения фактической точки отказа — это обычный цикл репрезентативной выборки клеток до их гибели.

      По крайней мере, мы можем сделать очевидный вывод, что повышение кулоновской эффективности увеличит время жизни ячеек. Тем не менее, мы можем быть уверены, что элементы обычно проектируются так, что эта точка отказа значительно превышает обычный указанный срок службы, когда суммарная потеря емкости составляет 20% от емкости, указанной на паспортной табличке (новой).

    • В попытке сделать тестовый профиль отображающим фактический профиль использования ячейки, коэффициенты C, используемые в тестах, уменьшаются, так что время цикла тестирования увеличивается, чтобы соответствовать типичному времени использования между зарядками. Это по-прежнему не является полностью репрезентативным для фактического профиля использования, потому что в течение каждого фактического периода использования коэффициент C может значительно варьироваться от коротких периодов при очень высоких уровнях C до длительных периодов нулевого использования, как это было бы в случае с типичными автомобильными приложениями.Мы знаем, что очень высокая скорость заряда-разряда отрицательно сказывается на сроке службы аккумулятора, поэтому для получения точных результатов профиль теста должен основываться на фактическом профиле нагрузки аккумулятора, таком как стандартный смоделированный цикл вождения, а не на постоянном C ставки. См. Скорость зарядки выше.
    • Очень небольшие изменения уровня заряда за цикл трудно измерить. Точное и подходящее испытательное оборудование недоступно в готовом виде.Для получения надежных результатов в тестах до сих пор использовались специально изготовленные высокоточные источники тока и измерительные приборы.

    Определение кулоновской эффективности не так просто, как кажется. Потеря емкости (Qc-Qd) в течение одного цикла очень мала и составляет 0,002% от емкости батареи с заданным сроком службы 1000 циклов и 0,0002% для батареи на 10 000 циклов.

    Для автомобильного аккумулятора на 60 кВтч, 300 В с заданным сроком службы 1000 циклов потеря емкости в указанный конец срока службы составит 12 кВтч (20%) или 12 Вт-часов. Если использовать обычные единицы измерения в амперах, это соответствует 0,04 ампер-часов или 144 ампер-секунды

    .

    Для отдельных литий-ионных элементов 18650 со сроком службы 1000 циклов и емкостью заряда 3000 мАч величина потерь заряда за цикл будет составлять 0,6 мАч

    Выводы

    Использование прецизионных измерений кулоновской эффективности обеспечивает отличный метод характеристики многих аспектов работы элементов и батарей, обеспечивая очень быстрые ответы с относительно небольшими выборками.Он позволяет ранжировать технологии по их кулоновской эффективности и особенно полезен в качестве лабораторного инструмента для сравнения влияния альтернативных материалов на производительность элементов. Разработчики аккумуляторных блоков также сочтут его полезным для быстрого сравнения производительности конкурирующих аккумуляторов от разных производителей.

    Однако при использовании этого метода для определения срока службы ячеек возникает значительный риск, поскольку точность экстраполированных результатов сомнительна.Этот метод полезен для сравнения темпов старения различных технологий, но в настоящее время он не может дать абсолютных ответов на ожидания жизненного цикла или календарного срока службы, не прибегая к тестированию хотя бы некоторых ячеек в течение их полного срока службы, пока они действительно не выйдут из строя.

    Соблюдайте осторожность

Потеря электролита

Любое уменьшение количества активных химикатов в ячейке, конечно, напрямую снижает электрическую емкость ячейки.В то же время потенциальный жизненный цикл элемента будет автоматически сокращен, поскольку срок полезного использования элемента определен как окончание, когда его емкость уменьшается на 20%.

Электролит может быть потерян из-за утечки из-за износа с течением времени уплотнений, закрывающих ячейки. Даже при хороших уплотнениях растворители в электролите могут в конечном итоге проникнуть через уплотнение в течение длительного периода, вызывая высыхание электролита, особенно если элементы хранятся в сухой атмосфере или если содержимое элемента находится под давлением из-за высоких температур.

Однако потеря электролита происходит не только из-за физической утечки электролита из ячейки, электролит может быть эффективно потерян в электрохимической системе, потому что он был преобразован или разложен в другое неактивное соединение, которое может или не может оставаться внутри кожух клеток. Примером этого является коррозия, как и другие соединения, которые могли быть вызваны перегревом или неправильным обращением. Газообразование и испарение — это два других механизма, посредством которых электролит может теряться, вызывая необратимую потерю емкости элемента.

Рекомбинантные системы

Чтобы предотвратить потерю электролита из вторичных элементов, в которых цикл электрохимической зарядки производит газообразные продукты, элементы должны быть герметично закрыты. Системы с замкнутым циклом, в которых газы заставляют рекомбинировать для извлечения активных химикатов, называются рекомбинантными системами. NiCad и батареи SLA используют рекомбинантные конструкции. Этот процесс выделения газа имеет тенденцию ограничивать перезарядку, а также служит для уравновешивания напряжений или уровней заряда ячеек в последовательной цепочке.

Литий-ионные элементы не выделяют газы во время нормальных процессов зарядки или разрядки, поэтому рекомбинация не применяется к химическому составу элементов. Если газовыделение действительно происходит в литиевых элементах, это обычно является результатом необратимого разрушения электролита и, возможно, первой стадии теплового разгона элемента.

Вентиляция

Хотя большинство современных элементов имеют герметичную конструкцию для предотвращения потери электролита, они обычно имеют вентиляционное отверстие для сброса давления, если существует опасность разрыва элемента из-за чрезмерного давления.Всякий раз, когда срабатывает вентиль, он выпускает или вытесняет некоторые из активных химикатов в атмосферу и, следовательно, снижает емкость ячейки.

Чтобы определить, произошла ли потеря электролита из-за вентиляции, подозреваемый элемент можно взвесить и сравнить его вес с весом заведомо исправного элемента той же марки и емкости.

Утечка

Раньше утечка была серьезной проблемой с цинково-угольными элементами.Это было связано с тем, что цинковый кожух участвовал в реакции электрохимического разряда. В течение срока службы элемента стенки элемента становятся все тоньше по мере потребления цинка, пока они не станут перфорированными, что позволит электролиту уйти. Вытекающие химические вещества также вызывают коррозию клемм аккумулятора, что усугубляет проблему. Новые конструкции ячеек и современные материалы значительно уменьшили эту проблему. Тем не менее, некоторые элементы все еще могут протекать из-за плохой герметизации или проблем с коррозией.

См. Также «Анализ Вейбулла и методы оценки срока службы батарей».

Производственные допуски

На срок службы батареи также влияют различия в материалах и компонентах, используемых при производстве элементов, и хотя производители стараются свести эти отклонения к минимуму, всегда будет разброс свойств используемых материалов в пределах допустимых допусков.В конечном итоге последствия такого разброса толерантности отразятся на сроке службы ячеек. Эти факторы также объясняют большую разницу в производительности аналогичных элементов от разных производителей.

Химический состав

Качество активных химикатов может различаться, особенно если используется более одного источника. Это может повлиять на концентрацию химикатов или уровень присутствующих примесей, а эти факторы, в свою очередь, влияют на напряжение элемента, внутренний импеданс и скорость саморазряда.

Точность размеров

Различия в размерах компонентов или в размещении деталей, составляющих ячейку, также могут повлиять на характеристики ячейки и ожидаемый срок службы. Заусенцы и небольшие перекосы могут вызвать короткое замыкание, возможно, не сразу, а после многократного изменения температуры. Заполнение электролитом может быть неполным, что приведет к соответствующему снижению емкости элемента.Гранулярность химикатов и качество поверхности электродов влияют на пропускную способность ячеек по току.

Взаимодействия между клетками

Это может происходить в многоэлементных батареях и является следствием разброса рабочих характеристик отдельных элементов в упаковке. Это может быть связано с производственными допусками, как указано выше, или неравномерными температурными условиями в упаковке, или неоднородными моделями старения, из-за которых одни элементы принимают меньше заряда, чем другие.В результате в последовательной цепи слабый элемент с уменьшенной емкостью достигнет своего полного заряда раньше остальных элементов в цепочке и будет перезаряжен, поскольку зарядное устройство пытается зарядить всю цепочку элементов до своего номинального напряжения. Как уже отмечалось, перезаряд вызывает перегрев элемента, что приводит к расширению активных химикатов, а также к возможному выделению газа электролита. Эти факторы, в свою очередь, вызывают повышение внутреннего давления, что приводит к перенапряжению и возможному повреждению ячейки.Это будет повторяться с каждым циклом заряда-разряда, заставляя элемент становиться более напряженным и, следовательно, даже более слабым, пока в конечном итоге он не выйдет из строя. С другой стороны, если по какой-то причине слабый элемент не может достичь полного заряда, возможно, из-за очень высокого саморазряда или, в крайнем случае, из-за короткого замыкания элемента, то хорошие элементы, а не более слабые, могут возможно, будут переплачены.

Повреждение более слабых элементов также может продолжаться во время цикла разряда.При последовательном разряде емкость самого слабого элемента в цепи будет исчерпана раньше других. Если разряд продолжается (чтобы разрядить оставшиеся исправные элементы), напряжение на элементе с низкой емкостью достигнет нуля, а затем изменится на обратное из-за падения напряжения ИК-излучения на элементе. Последующее повышение температуры и давления внутри ячейки из-за «переворота ячейки» может вызвать катастрофический отказ.

Первоначальный разброс допуска, вызвавший эти взаимодействия, может быть очень низким, но он может увеличиваться со временем, поскольку повреждение увеличивается с каждым циклом заряда-разряда, пока слабые элементы в конечном итоге не выйдут из строя.

Увеличение срока службы батареи

Самый простой и очевидный способ продлить срок службы батареи — убедиться, что она всегда хорошо работает в установленных пределах. Однако есть некоторые дополнительные действия, которые можно предпринять для увеличения срока службы батареи. Они кратко изложены ниже, а подробные объяснения и примеры доступны по ссылкам.

Опции производителя

  • Добавки
  • Производители элементов питания часто используют химические средства для увеличения срока службы батарей, добавляя патентованные добавки к активным химическим веществам. Добавки могут быть направлены на улучшение конкретных свойств клеток для увеличения срока службы без изменения основных активных химикатов. Примеры целей улучшения включают:

    • Сниженное окисление электролита, что приводит к меньшему количеству паразитарных реакций и уменьшению утолщения слоя SEI.
    • Улучшение характеристик при высоких и низких температурах
    • Снижение импеданса
    • Смачивающее средство для улучшения заполнения ячейки электролитом во время производства
    • Снижение газообразования
    • Подавление дендритов

Пользователь или разработчик упаковки не может влиять на изменения химического состава клеток, на доведение которых часто уходят годы

Варианты конструкторов и пользователей упаковки

Однако у конструктора упаковки есть много возможностей для повышения производительности.К ним относятся следующие:

  • Зарядка
  • Как отмечалось в разделе «Зарядка», большинство отказов аккумулятора происходит из-за неправильной зарядки. Использование интеллектуальных зарядных устройств и систем безопасности, предотвращающих подключение к аккумулятору неутвержденных зарядных устройств, может не продлить срок службы аккумулятора, но, по крайней мере, они могут предотвратить его прерывание.

  • Периоды отдыха во время зарядки и разрядки
  • Обеспечение регулярных периодов отдыха во время работы батареи позволяет химическим превращениям в батарее идти в ногу с потреблением тока.

    Посмотрите, как это реализовано в программно конфигурируемой батарее без прерывания подачи питания.

  • Управление батареями
  • Управление батареями — это, по сути, метод поддержания ячеек в желаемых рабочих пределах как во время зарядки, так и во время разрядки, либо путем управления нагрузкой на батарею, либо путем изоляции батареи от нагрузки, если нагрузкой нельзя управлять.См. Управление батареями

    .
  • Управление температурой
  • Крайние температуры убивают батарею. Чтобы поддерживать аккумулятор в рекомендуемых рабочих пределах, может потребоваться как нагрев, так и охлаждение. Эффективное управление температурой — ключ к длительному сроку службы батареи. См. Раздел «Контроль температуры

    ».
  • Балансировка ячеек
  • Как отмечалось выше, в многоэлементных батареях проблемы могут возникать из-за взаимодействия между элементами, вызванного небольшими различиями в характеристиках отдельных ячеек, составляющих батарею.Балансировка ячеек предназначена для выравнивания заряда каждой ячейки в упаковке и предотвращения перегрузки отдельных ячеек, что продлевает срок службы батареи. См. Раздел «Балансировка ячеек»

    .
  • Резервирование
  • Срок службы батареи, хотя и не срок службы элементов, можно увеличить, добавив в батарею дополнительные резервные элементы для автоматической замены вышедших из строя элементов. Компромисс — более крупные, более сложные и немного более дорогие системы.См. Повышение надежности за счет резервирования

  • Распределение нагрузки

  • Для импульсных приложений пиковая нагрузка на батарею может быть уменьшена путем размещения конденсатора большой емкости параллельно с батареей. Энергия для больших мгновенных нагрузок подается конденсатором, эффективно снижая рабочий цикл и нагрузку на аккумулятор. Конденсатор перезаряжается в периоды покоя.Для этой техники заявлено о шестидесятипроцентном увеличении срока службы.

    Еще одно преимущество такой схемы состоит в том, что, поскольку батарея обеспечивает меньший мгновенный пиковый ток нагрузки, падение напряжения на батарее будет ниже. Для импульсов большой мощности это падение напряжения может быть очень значительным.

    См. Конденсаторы и Суперконденсаторы.

  • Реконструкция / восстановление
  • Как отмечалось выше, некоторые элементы, потерявшие емкость, можно восстановить, повторив процесс формирования, тем самым продлив их срок службы.См. Раздел «Реформация / восстановление

    ».
  • Управление спросом

    «Эффективный» срок службы батареи в конкретном приложении также может быть увеличен за счет управления нагрузкой, которую приложение возлагает на батарею. На самом деле это не улучшает характеристики батареи, а снижает нагрузку на батарею. См. Управление спросом

  • Не оставляйте аккумулятор полностью заряженным без необходимости
  • Чем выше напряжение элемента, тем выше химическая нагрузка на батарею, и чем дольше батарея остается под высоким напряжением, тем больше износ.

  • Не допускайте падения напряжения элемента ниже 2 В
  • При напряжении ячейки ниже 2 В медный анодный токоприемник растворяется в электролите. См. Отказ литиевой батареи

    .

Преждевременная смерть (убийство)

Наиболее вероятной причиной преждевременного выхода батареи из строя является неправильное обращение с батареей в условиях, для которых она никогда не была предназначена.

Помимо очевидного физического насилия, следующие примеры также следует рассматривать как насилие, будь то умышленное, непреднамеренное или в результате плохого обслуживания.

  • Потребление большего тока, чем предназначено для батареи, или короткого замыкания батареи.
  • Использование батарей меньшего размера для данного приложения.
  • Конструкции схем или систем, которые подвергают батарею повторяющимся эффектам «coup de fouet» (хлыстовой травмы).Этот эффект представляет собой временное сильное падение напряжения, которое возникает, когда на батарею внезапно оказывается большая нагрузка, и вызвано неспособностью скорости химического воздействия в батарее удовлетворить мгновенную потребность в токе.
  • Эксплуатация или хранение аккумулятора при слишком высоких или слишком низких температурах окружающей среды.
  • Использование зарядных устройств, предназначенных для зарядки аккумуляторов с различным химическим составом элементов.
  • Перезаряд — либо слишком высокое напряжение, либо слишком долгий период.
  • Чрезмерная разрядка — полная разрядка аккумулятора.
  • В водных батареях — позволяет уровню электролита упасть ниже рекомендуемого минимума.
  • В водных аккумуляторах — доливка водопроводной водой вместо дистиллированной (или несоответствующего электролита).
  • Воздействие на аккумулятор чрезмерной вибрации или ударов.

Разработчики аккумуляторов стараются по возможности исключить возможность злоупотреблений, но в конечном итоге срок службы аккумулятора находится в руках пользователя.

См. Также:

Почему выходят из строя батареи

Отказ литиевой батареи

Надежность батареи и способы ее повышения

Безопасность батареи

Методы защиты аккумулятора

Как зарядить аккумулятор AGM?

Правильная зарядка имеет значение, хотя влияние часто недооценивают, выбор правильного зарядного устройства — половина радости.Выбор неправильного зарядного устройства может вызвать прямое или косвенное повреждение аккумулятора и сократить срок его службы. Компания pbq имеет более чем 10-летний опыт производства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном. Мы часто видим, что между зарядным устройством для свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумулятором нет хорошего соответствия, что отрицательно сказывается на характеристиках аккумулятора и сроке его службы. Чтобы выбрать правильное зарядное устройство для вашей батареи, важно понимать характеристики AGM-батареи.

Характеристики аккумуляторов AGM

Зарядный ток любого аккумулятора ограничен.Для батареи VRLA максимальный ток заряда составляет 0,3 СА, что означает 0,3-кратную емкость батареи. Превышение этого порога может привести к нагреву аккумулятора. Внутренняя структура батареи и химический состав будут повреждены, и батарея навсегда потеряет емкость. Напряжение заряда — это другая цифра, на которую следует обратить внимание. Каждая ячейка AGM-батареи имеет номинальное напряжение 2 В. Аккумулятор 12 В AGM состоит из 6 последовательно соединенных ячеек.
И, наконец, температура имеет большое влияние на производительность аккумулятора.Напряжение заряда необходимо компенсировать, если температура окружающей среды отклоняется от 25 ° C.

Зарядка аккумуляторов 2 В

Зарядка батареи с напряжением 2 В на ячейку никогда не приведет к полной зарядке батареи. Для достойной зарядки требуется примерно 2,4 В. Однако электролиз воды, которая является компонентом электролита, происходит при 2,3 В на элемент. Поэтому важно не оставлять зарядное устройство под высоким напряжением, когда аккумулятор полностью заряжен.

Зарядка гелевых аккумуляторов

Гелевые батареи

имеют более низкое напряжение заряда, чем батареи AGM (абсорбирующее стекло).Аккумуляторы, используемые для резервных приложений, имеют более низкое напряжение заряда, чем аккумуляторы для циклических приложений. Всегда сверяйтесь с информацией на этикетке аккумулятора и в соответствующем техническом описании.

Режим зарядки аккумуляторов

Есть много способов зарядить аккумулятор. У каждой химии есть свой режим зарядки. Поэтому необходимо выбрать зарядное устройство VRLA для аккумулятора VRLA. Неправильное зарядное устройство может повредить аккумулятор, а в некоторых случаях даже саму себя. Аккумулятор VRLA заряжается в режиме зарядки CC / CV.CC / CV обозначают две основные фазы зарядки; постоянный ток и постоянное напряжение. После этих двух этапов вы можете заполнить аккумулятор капельным зарядом. Каждая ступень имеет свои собственные значения, адаптированные к типу, емкости и использованию батареи.

Выбор зарядного устройства для аккумуляторов

С учетом вышеизложенного становится очевидным, что хорошо продуманный выбор зарядного устройства продлит срок его службы. Вы можете найти много информации о зарядке в техническом описании вашего аккумулятора.Ознакомьтесь с нашим широким ассортиментом зарядных устройств!

Просмотреть все часто задаваемые вопросы

Что такое глубина разряда и почему это так важно? | Федеральные батареи | Ведущие бренды аккумуляторов

Глубина разряда аккумулятора (DoD) показывает процент разряженного аккумулятора по отношению к общей емкости аккумулятора. Глубина разряда определяется как емкость полностью заряженной батареи, деленная на номинальную емкость батареи.Глубина разряда обычно выражается в процентах. Например, если аккумулятор емкостью 100 Ач разряжается в течение 20 минут при токе 50 А, глубина разряда составляет 50 * 20/60/100 = 16,7%.

Глубина разряда является дополнением к степени заряда: по мере того, как одно увеличивается, другое уменьшается. В то время как состояние заряда обычно выражается в процентах (0% = пустой; 100% = полный), глубина разряда обычно выражается в единицах Ач (например, 0 полный и 50 Ач пустой) или процентных пунктах ( 100% пусто, а 0% заполнено).Емкость батареи может быть выше номинальной. Таким образом, значение глубины разряда может превышать номинальное значение (например, 55 Ач для батареи 50 Ач или 110%).

В большинстве аккумуляторных технологий, таких как свинцово-кислотные и AGM-аккумуляторы, существует корреляция между глубиной разряда и сроком службы аккумулятора.

Чем чаще заряжается и разряжается аккумулятор, тем короче срок его службы. Обычно не рекомендуется полностью разряжать аккумулятор, так как это резко сокращает срок его службы.Многие производители аккумуляторов указывают максимальную рекомендуемую степень разряда для оптимальной производительности.

Срок службы

Циклический срок службы — это количество циклов зарядки / разрядки, которое батарея может выдержать в течение всего срока службы, и зависит от того, какую часть емкости батареи вы обычно используете. Если вы регулярно разряжаете батареи с меньшим процентом заряда, у них будет больше полезных циклов, чем если бы вы часто разряжали батарею до максимального значения DoD. В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры типичный свинцово-кислотный аккумулятор обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки / зарядки.Основная причина относительно короткого срока службы — это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Еще один фактор, влияющий на срок службы аккумулятора

Еще одним фактором, влияющим на срок службы батареи, является то, как вы ее обслуживаете, и, в частности, температура, в которой она поддерживается.Батареи в горячей окружающей среде (более 30 ° C) могут перегреваться, что сокращает срок службы батареи. Очень низкие температуры также оказывают негативное влияние на аккумулятор, потому что он должен работать интенсивнее и заряжаться при более высоком напряжении. Чтобы максимально продлить срок службы батареи, старайтесь хранить ее в относительно мягких условиях — не слишком жарко и не слишком холодно.

Различные производители и технологии могут повлиять на производительность DoD

Хорошая качественная аккумуляторная батарея глубокого разряда, которая правильно заряжена и обслуживается, будет обеспечивать наилучшее соотношение цены и качества в течение срока службы / DoD, однако многим пользователям требуется герметичная опция, не требующая особого обслуживания.

Из всех предлагаемых нами продуктов Deka Dominator будет иметь самый долгий срок службы среди High DoD. Гелевые технологии хорошо зарекомендовали себя, поэтому они используются в мобильных и тяжелых условиях эксплуатации.

Lifeline AGM, как и Deka Intimidators, обладают исключительно высокими характеристиками защиты от повреждений.

Герметичный аккумулятор, произведенный в США или евро, как правило, прослужит дольше и превзойдет предложения азиатских продуктов. Это связано с качеством производственного процесса, используемым сырьем и гибкостью использования, например, сильноточной зарядкой, жаркой окружающей средой.

Убедитесь, что вы задаете правильные вопросы, когда ваш клиент интересуется приложениями Deep Cycle.

REMCO — отличный аккумулятор для автоприцепа или автоприцепа, умеренных требований DoD и низких зарядных токов (<25 А), но он не подходит для машинного отделения моторной лодки, с высокой температурой, высокими DoD и большими токами зарядки. В этом случае продукты Lifeline или Deka будут работать намного лучше.

Удачной продажи.

(PDF) Спроектировать и разработать автоматический циклический тестер аккумуляторов

         

 

   -      

         

          

           

      

 -      

       

     

    

   





 -

   

     



   

  -   

 ———        

         

          

         

           

   -   

       

        

            

         

 

  

 

   

  

    

           

       

   

      

  

      

 



   

      

     

    -   

           

 -        

       

 -       

          

          

   

        -

          нота 

             

            

           

-      9000 3

         

       

         

 

 

         

             

       

         

           

           

         

          

       

         

         

 - 

       

           -

          

         

  

        

   

   

          

           

      

          

        

           

      

     

     

     -     

      

              

         

     —-    

          

         

           

  

-    

     

  -    

        

       

             

            

   



.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.