Что такое зарядное напряжение

Типы быстрых зарядок и нюансы используемых кабелей

Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают. В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке». Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?

Как долго должен заряжаться аккумулятор?

Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.

Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток. Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.

Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.

Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более. Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема. Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.

Что такое быстрая зарядка?

Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей. Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда. Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.

Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.

Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.

Типы быстрой зарядки

Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+. Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC. А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.

Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.

Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим. Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим. Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.

Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery. ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.

Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.

Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности. А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.

USB 3.1 + Power Delivery = некоторые проблемы

Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.

Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.

А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.

Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.

Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля. Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery. eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.

Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно. В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика. Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.

Как правильно заряжать аккумулятор — полезные советы «За рулем»

Пора заряжать или пока не стоит? Можно ли делать это на морозе? Снимать батарею с автомобиля или нет? Как заряжать при нечастых поездках? На эти и другие вопросы автовладельцев отвечают эксперты.

Наполнять банку электричеством — выражение из словаря В. И. Даля: так он пояснил значение слова «заряжать». К современным автомобильным батареям из шести банок оно подходит идеально. Правда, банки на поверку оказываются разными — как по конструкции, так и по состоянию. Как же заполнять их ­электричеством?

Все АКБ условно можно разбить на малообслуживаемые, необслуживаемые и полностью необслуживаемые. Самые древние из них — малообслуживаемые, с решетками из свинцово‑сурьмянистого сплава, самые крутые — полностью необслуживаемые, с решетками из максимально чистого свинца. Надо отметить, что под «необслуживаемостью» понимаются увеличенные интервалы доливки воды или полное отсутствие этой процедуры в течение всего срока службы. Но любая необслуживаемая батарея требует периодического контроля наравне с другими компонентами автомобиля. Вопреки распространенному заблуждению, особой разницы в зарядке батарей этих трех типов нет.

Надо заряжать или не надо?

Возможен ли заряд на морозе?

Как заряжать при нечастых поездках?

Зарядное устройство или генератор — что лучше заряжает?

При нормальных условиях эксплуатации зарядное устройство не нужно. Батарея должна заряжаться от генератора. И заряд при постоянном напряжении исправного автомобиля — самый правильный и полезный для АКБ.

Задача стационарного зарядного устройства — восстановить батарею пусть не полностью, но достаточно для того, чтобы генератор уже дозарядил на 100%. При заряде постоянным током во избежание перезаряда и «выкипания», то есть расхода воды из электролита, стационарное зарядное устройство прерывает работу на уровне 14,4 В, переходя в режим подзаряда минимальным током при хранении. Это обычно не позволяет зарядить батарею полностью. А генератор заряжает ее в режиме постоянного напряжения.

В зависимости от настроек системы электроснабжения автомобиля ди­апазон регулирования напряжения составляет 13,8–14,5 В. Ток заряда определяется внутренним сопротивлением батареи, которое характеризует ее состояние в данный момент, и снижается по мере приближения значения напряжения на клеммах батареи к напряжению генератора. То есть стационарное зарядное устройство выдает конкретный ток в соответствии со своим алгоритмом, а от генератора батарея забирает ток, который ей нужен. Вот почему зарядное устройство не может зарядить так же, как генератор.

Какой должен быть режим заряда?

Когда НРЦ падает ниже 10,5 В, это уже сверхглубокий разряд. Если батарею посадили за короткое время, ее можно быстро зарядить большим током 10–20 А (10% от значения номинальной емкости) от стационарного устройства в течение нескольких часов. Если же батарея испытывала хронический недозаряд и помирала медленно, заряд необходимо начинать минимальным током при постоянном напряжении. Для этого придется обратиться в специализированный сервис.

Снимать ли батарею с автомобиля для заряда?

Можно «прикуривать» от другой машины?

Мнения на этот счет часто расходятся, но споры идут лишь о сохранности электрооборудования автомобиля и соответствии его инструкции по эксплуатации. Неоспоримо одно: аккумулятор при этом точно не пострадает! По нашему мнению, «прикуривание» безопасно, если соблюдается нехитрая схема: положительные клеммы донора и акцептора соединяем между собой, а отрицательный вывод донора сажаем на кузов «прикуриваемого» авто­мобиля.

Редакция благодарит эксперта Национальной ассоциации производителей источников тока Дмитрия Тищенко за помощь в подготовке материала.

• В ассортименте интернет-магазина «За рулем» есть недорогие и проверенные временем зарядные устройства Тамбовского завода. Отличный подарок и себе, и товарищу-автолюбителю!

Аккумуляторы: каким напряжением заряжать и как это делать

Главная страница » Аккумуляторы: каким напряжением заряжать и как это делать

Автономные источники питания – аккумуляторные батареи, видятся в современных технологиях неотъемлемым элементом практически любых проектов. Для автомобильной техники аккумулятор тоже конструктивная часть, без которой немыслима полноценная эксплуатация транспорта. Всеобщая полезность аккумуляторов очевидна. Но технологически эти приборы всё-таки до конца не совершенны. Например, явное несовершенство отмечается частым зарядом аккумуляторов. Конечно же, здесь актуален вопрос, каким напряжением заряжать аккумулятор, чтобы сократить частоту подзарядки и сохранить все его рабочие свойства на длительный срок эксплуатации?

Обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов

Досконально вникнуть в тонкости процессов заряда / разряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (автомобильных и других) помогут определения базовых параметров аккумуляторов:

• ёмкость,
• концентрация электролита,
• сила тока разряда,
• температура электролита,
• эффект саморазряда.

Под ёмкостью батареи аккумуляторов принимается электричество, отдаваемое каждой отдельной аккумуляторной банкой в процессе её разряда. Как правило, значение ёмкости выражается ампер-часами (А/ч).

На корпусе аккумуляторной батареи для автомобиля указывается не только номинальная ёмкость, но также стартерный ток при пуске автомобиля на холодную. Пример маркировки — аккумулятор производства Тюменского завода

Ёмкость разряда аккумулятора, обозначенная на технической бирке производителем, считается номинальным параметром. Помимо этой цифры, значимым для эксплуатации является также параметр ёмкости заряда. Необходимое значение заряда вычисляется формулой:

Сз = Iз * Тз

где: Iз – зарядный ток; Тз – время заряда.

Цифра, указывающая разрядную ёмкость батареи аккумуляторов, напрямую связана с другими технологическими и конструктивными параметрами и зависима от условий эксплуатации. Из конструктивно-технологичных свойств аккумулятора влияние на ёмкость разряда оказывают:

• активная масса,
• применяемый электролит,
• толщина электродов,
• геометрические размеры электродов.

Среди технологических параметров значимой для ёмкости батареи аккумуляторов также является степень пористости активных материалов и рецептура их приготовления.

Внутренняя структура свинцово-кислого автомобильного аккумулятора, куда входят так называемые активные материалы — пластины минусового и плюсового полей, а также иные компоненты

Не остаются в стороне и эксплуатационные факторы. Как показывает практика, сила разрядного тока в паре с температурой электролита также способны оказывать влияние на параметр ёмкости аккумулятора.

Влияние концентрации электролита

Завышенный уровень концентрации электролита способствует сокращению срока службы аккумулятора. Условия работы батареи с высокой концентрацией электролита приводят к активизации реакции, результатом которой становится образование коррозии на плюсовом электроде аккумуляторной батареи.

Поэтому важно оптимизировать значение концентрации электролита, учитывая те условия, в которых эксплуатируется аккумулятор и требования, предъявляемые производителем по отношению к таким условиям.

Оптимизация концентрации электролита аккумуляторной батареи видится одним из важных моментов эксплуатации прибора. Контроль уровня концентрации необходим обязательно

К примеру, для условий с умеренным климатом, рекомендованный уровень концентрации электролита для большей части автомобильных аккумуляторов доводят под плотность 1,25 – 1,28 г/см 2 .

А когда актуальна эксплуатация приборов применительно к жаркому климату, концентрация электролита должна соответствовать плотности 1,22 – 1,24 г/см 2 .

Аккумуляторы — сила тока разряда

Процесс разряда АКБ логично разделить условно на два режима:

Для первого события характерным видится разряд при малых токах на протяжении относительно длительного временного периода (от 5 до 24 часов).

Для второго события (короткий разряд, стартерный разряд), напротив, характерными являются большие токи в коротком промежутке времени (секунды, минуты).

Увеличение разрядного тока провоцирует снижение ёмкости батареи аккумуляторов.

Зарядное устройство Телетрон, которое успешно применяется для работы с кислотно-свинцовыми автомобильными батареями. Несложная электронная схема, но высокая эффективность действия

Пример:

Есть АКБ с ёмкостью 55 А/ч с рабочим током на клеммах 2,75А. При нормальных условиях окружающей среды (плюс 25-26ºС) ёмкость АКБ находится в пределах 55-60 А/ч.

Если разрядить батарею кратковременным током величиной 255 А, что эквивалентно увеличению номинальной ёмкости в 4,6 раза, номинальная ёмкость снизится до 22 А/ч. То есть, практически вдвое.

Температура электролита и саморазряд аккумулятора

Разрядная ёмкость аккумуляторных батарей естественным образом снижается, если падает температура электролита. Падение температуры электролита влечёт за собой увеличение степени вязкости жидкой составляющей. Как следствие, увеличивается электрическое сопротивление активного вещества.

Отключенная от потребителя, полностью бездействующая аккумуляторная батарея, имеет свойства терять ёмкость. Объясняется такое явление химическими реакциями внутри прибора, проходящими даже в условиях полного отключения от нагрузки.

Под влияние окислительно-восстановительных реакций попадают оба электрода – минусовой и плюсовой. Но в большей степени процессом саморазряда охвачен электрод отрицательной полярности.

Реакция сопровождается образованием водорода в газообразном виде. При увеличении концентрации в растворе электролита серной кислоты, отмечается увеличение плотности электролита от значения 1,27 г/см 3 до 1,32 г/см 3 .

Это соразмерно с 40%-ым увеличением скорости эффекта саморазряда на минусовом электроде. Прирост скорости саморазряда дают также и примеси металлов, входящие в структуру электрода отрицательной полярности.

Саморазряд автомобильного аккумулятора после продолжительного хранения. При полном бездействии, при отсутствии нагрузки батарея утратила значительную часть ёмкости

Нужно отметить: любые металлы, присутствующие в составе электролита и других компонентов аккумуляторов, способствуют усилению эффекта саморазряда.

Соприкасаясь с поверхностью отрицательного электрода, эти металлы вызывают реакцию, в результате которой начинается выделение водорода.

Некоторая часть существующих примесей исполняет роль переносчика зарядов от плюсового электрода к минусовому. При этом имеют место реакции восстановления и окисления ионов металлов (то есть опять же процесс саморазряда).

Бывают и такие случаи, когда АКБ утрачивает заряд от загрязнений на корпусе. За счёт загрязнений создаётся проводящий слой, замыкающий плюсовой и минусовой электроды

Помимо внутреннего саморазряда, не исключается внешний саморазряд аккумулятора автомобиля. Причиной такого явления может стать высокая степень загрязнённости поверхности корпуса АКБ.

Например, пролитый на корпус электролит, вода или иные технические жидкости. Но в этом случае эффект саморазряда легко устраняется. Достаточно лишь очистить корпус батареи и содержать его всегда в чистоте.

Заряд автомобильных аккумуляторов

Начнём от ситуации бездействия прибора (в отключенном состоянии). Каким напряжением или током заряжать аккумулятор автомобиля, когда прибор находится на хранении?

В условиях хранения АКБ основная цель зарядки направлена на компенсацию саморазряда. В этом случае зарядка обычно выполняется малыми токами.

Диапазон значений заряда, как правило, от 25 до 100 мА. При этом напряжение заряда необходимо поддерживать в границах 2,18 – 2,25 вольт по отношению к единичной аккумуляторной банке.

Выбор условий заряда аккумулятора

Зарядный ток аккумулятора обычно настраивается на определённую величину в зависимости от заданного времени подзаряда.

Подготовка автомобильной батареи аккумуляторов для подзарядки в режиме, который требуется определить с учётом технологических свойств и технических параметров при эксплуатации АКБ

Так, если предполагается заряжать аккумулятор в течение 20 часов, оптимальным параметром тока заряда считается величина, равная 0,05С (то есть 5% от номинальной ёмкости аккумулятора).

Соответственно, значения будут пропорционально увеличиваться, если менять один из параметров. К примеру, при 10-и часовой зарядке, сила тока уже составит 0,1С.

Заряд двухступенчатым циклом

При таком режиме изначально (первая ступень) осуществляется заряд током 1,5С до состояния, когда напряжение на отдельной банке достигнет значения 2,4 вольта.

После этого переводят зарядное устройство на режим по току заряда величиной 0,1С и продолжают заряжать до полного набора ёмкости 2 – 2,5 часа (вторая ступень).

Напряжение заряда в режиме второй ступени варьируется в пределах 2,5 – 2,7 вольта для одной банки.

Форсированный режим заряда

Принцип форсированного заряда предполагает установку значения зарядного тока на уровне 95% от номинальной ёмкости батареи – 0,95С.

Способ достаточно агрессивный, но позволяет всего за 2,5-3 часа зарядить аккумулятор практически полностью (на практике 90%). До 100% ёмкости зарядка форсированным режимом отнимет 4 – 5 часов времени.

Контрольно-тренировочный цикл

Практика эксплуатации автомобильных АКБ отмечает положительный результат, когда контрольно-тренировочный цикл применяется к новым аккумуляторным батареям, ещё не побывавшим в работе

Для этого варианта оптимальным является зарядка с параметрами, вычисленными простой формулой:

I = 0.1 * С20;

Заряжают до момента, когда напряжение на отдельно взятой банке составит 2,4 вольта, после чего уменьшают величину зарядного тока до значения:

I = 0.05 * C20;

При таких параметрах продолжают процесс до полного заряда.

Контрольно-тренировочный цикл охватывает также практику разряда, когда АКБ разряжается небольшим током 0,1С до уровня общего напряжения 10,4 вольта.

При этом степень плотности электролита поддерживается на уровне 1,24 г/см 3 . После разряда прибор заряжают по стандартной методике.

Общие принципы зарядки свинцово-кислотных АКБ

Специалистами рекомендуется применять такие условия заряда для аккумулятора, при которых явно выражено резкое уменьшение тока под завершение процесса.

На практике применяют несколько способов, каждый из которых имеет свои сложности и сопровождается разным объёмом финансовых издержек.

Определиться, каким способом заряжать аккумуляторную батарею, несложно. Другой вопрос — какой результат будет получен от применения того или иного способа

Самым доступным и простым методом считается заряд постоянным током при напряжении 2,4 – 2,45 вольт/банка.

Процесс заряда продолжается до тех пор, когда величина тока будет оставаться постоянной в течение 2,5-3 часов. При таких условиях аккумулятор считается полностью заряженным.

Между тем большее признание среди автомобилистов получила методика комбинированного заряда. В этом варианте действует принцип ограничения начального тока (0,1С) до момента достижения заданного напряжения.

Затем процесс продолжается при постоянном напряжении (2,4В). Для этой схемы допустимо повышение первоначального тока заряда до 0,3С, но не более того.

Аккумуляторы, работающие в буферном режиме, рекомендуется заряжать при низких напряжениях. Оптимальные значения заряда: 2,23 – 2,27 вольта.

Глубокий разряд — устранение последствий

Прежде всего, следует подчеркнуть: восстановление АКБ до номинальной ёмкости возможно, но при условии, когда имели место не более 2-3 глубоких разрядов.

Заряд в таких случаях выполняется постоянным напряжением величиной равной 2,45 вольта на банку. Также допускается заряжать током (постоянным) величиной 0,05С.

Процесс восстановления АКБ может потребовать двух-трёх отдельных циклов заряда. Чаще всего для достижения полной ёмкости зарядку проводят именно в 2-3 цикла

Если заряд проводится напряжением 2,25 – 2,27 вольта, рекомендуется выполнить процесс дважды или трижды. Так как при малых напряжениях достичь номинала ёмкости в большинстве случаев не удаётся.

Конечно же, следует учитывать влияние окружающей температуры в процессе выполнения восстановления. Если температура окружающей среды находится в границах 5 – 35ºС, напряжения заряда изменять не требуется. В иных условиях потребуется корректировка заряда.

Видео по контрольно-тренировочному циклу АКБ

Напряжение зарядки аккумуляторов

НАПРЯЖЕНИЕ, ВРЕМЯ и ТЕМПЕРАТУРА — три переменных, от которых зависит качество зарядки аккумуляторов. Управляет этими переменными зарядное устройство. Если оно делает это не правильно, дорогие аккумуляторные батареи хронически недозаряжаются или перезаряжаются. В результате сохраняют меньше энергии и раньше времени выходит из строя.

В продвинутых системах зарядки не существует никакого волшебства. По большому счету, все что они делают – это увеличивают разницу между текущим напряжением аккумулятора и напряжением зарядного устройства. Чем выше напряжение, тем больший ток поступает в аккумулятор и тем быстрее он заряжается. Однако процесс зарядки необходимо точно контролировать, иначе аккумулятор легко повредить.

Установить зависимость между зарядным напряжением и током, поглощаемым аккумулятором позволяет простой эксперимент. Разрядим аккумуляторную батарею с жидким электролитом емкостью 100 Ач до 50% и подключим ее к источнику зарядки с максимальным током 180 А. Выставим на блоке питания напряжение 13,2 Вольта и измерим ток, потребляемый аккумулятором. После этого увеличим напряжение и вновь измерим поглощаемый аккумуляторной батареей ток.

Результаты измерений приведены на графике. Красная линия показывает, что заряженный на 50% аккумулятор при напряжении 13,2 В потребляет 35 А, а при напряжении 14,8 В — 160 А. Таким образом при увеличение напряжения на 1,6 Вольта скорость зарядки возрастает на 457%.

Заряженный на 70-75% аккумулятор ведет себя иначе (черная линия на графике). При напряжении 13,2 В он «думает», что уже полностью заряжен и потребляет всего около 1 А. Но стоит повысить напряжение до 14,8 В и ток резко возрастает до 60A. Улучшение зарядки на 6000%!

Контрольные напряжения были выбраны не случайно. Именно эти значения чаще всего встречаются в реальной жизни. Напряжение 13,2V появляется, если используется диодный разделитель. Или регулятор напряжения генератора имеет встроенный температурный компенсатор.

Температурная компенсация используется в большинстве современных генераторов. Когда двигательный отсек нагревается и теплый воздух проходит через регулятор, то генератор считает аккумулятор заряженным. В результате примерно через 20 минут работы стандартного автомобильного генератора напряжение уменьшается с 14 В до 13,2 В. Для стартового аккумулятора это нормально, но для тягового гарантирует, что он никогда не зарядятся полностью. Именно поэтому на транспортные средства с аккумуляторами глубокого разряда устанавливают зарядные устройства, работающие от генератора

Мы выяснили, что с повышением напряжения ток, потребляемый аккумулятором многократно возрастает. Но не расходуется ли получаемая аккумулятором дополнительная энергия на нагрев и газообразование? Сохраняет ли аккумулятор ее для дальнейшего использования? Не оказывается ли быстрый заряд пустой тратой времен, которая в итоге приводит к разрушению аккумулятора?

Сомнения развеивает второй эксперимент. Возьмем четыре одинаковых аккумулятора с жидким электролитом емкостью 100 Ач каждый. Соединим их параллельно и разрядим до одного и того же уровня. Затем по очереди зарядим при различном напряжении. Замерим потребляемый аккумулятором во время зарядки ток и с помощью счетчика ампер часов определим, какой реальный заряд получила каждая батарея. Температуру аккумуляторов во время зарядки также будем контролировать. Если она повысится до 50 град. C, значит электролит может закипеть и такой режим опасен для аккумулятора.

После того как зарядка завершена, проверим действительно ли аккумуляторы сохранили полученную электрическую энергию. Для этого по очереди к каждому аккумулятору подключим инвертор, нагрузкой которого будут лампы накаливания мощностью 400 Вт. Если во время зарядки аккумулятор получил большее количество ампер часов, и действительно сохранил их, то подключенные к нему лампы должны светится дольше.

Результаты эксперимента позволяют ответить на следующие вопросы

1) Получает ли аккумулятор больше энергии в процессе быстрой зарядки? Да. Эксперимент показал, что при напряжении 13,3 В аккумулятор получил 21 Ач, а во время зарядки при напряжении 14,8 В — 60 Ач. Улучшение составило около 300%.

2) Действительно ли аккумулятор сохранил дополнительную энергию или она пошла на нагрев и газообразование? Тест продемонстрировал, что аккумулятор заряженный при 13,2 В питал инвертор в течение 48 минут. А заряжавшийся при 14,8 В проработал при той же нагрузке 114 минут. Поскольку этот аккумулятор был единственным источником энергии для инвертора, следовательно, во время зарядки он получил и сохранил дополнительные ампер часы. Улучшение составило 230%.

3) Будет ли аккумулятор кипеть при зарядке с высокой скоростью? Во время зарядки, температура аккумулятора повысилась с 18 до 32 градусов C. До опасных 50 градусов далеко. Кроме того, в тесте использовалось зарядное устройство мощностью 150 А. Чтобы воспроизвести такие испытания в реальной жизни с аккумуляторной батареи емкостью 400 Ач потребуется генератор или зарядное устройство мощностью 600 А. Маловероятно, что кто-либо располагает такими устройствами зарядки

6) Есть ли другие преимущества от зарядки при повышенном напряжении? Да, во время зарядки происходит десульфатация, увеличивающая срок службы аккумулятора. Если зарядка идет от генератора, то время работы двигателя и расходы на топливо, связанные с зарядкой, уменьшаются.

Негативных последствий от зарядки при повышенном напряжении для аккумуляторов не существует

Если на основе полученных данных создать компьютерную программу и записать ее в микропроцессор, то созданное на его основе зарядное устройство увеличит срок службы аккумуляторов и заставит их работать дольше.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера