Як розрахувати параметри зарядного пристрою для акумулятора

Щоб розрахувати параметри зарядного пристрою для конкретного акумулятора, необхідно перш за все взяти до уваги тип і параметри акумулятора, який ви збираєтеся цим пристроєм заряджати. Найважливіші характеристики акумуляторної батареї – це: місткість, напруга повного заряду, максимально допустимий струм заряду, а також діапазон допустимих робочих температур.

Залежно від того, що це за акумулятор, якого типу матеріали в ньому використовуються – параметри зарядного пристрою повинні підбиратися індивідуально. Тут ми розглянемо свинцево-кислотний і літій-іонний акумулятори, а точніше особливості їх зарядки.

Правда в тому, що якщо акумулятор завжди заряджати правильно, з дотриманням оптимальних величин напруги і струму, то він збереже свою ємність на протязі багатьох циклів заряду-розряду. Зрозуміло за умови, що і розряджається він теж з дотриманням обмежень, без перевантажень, без перегрівів. Отже, як же розрахувати параметри зарядного пристрою для акумулятора?

Літій-іонний акумулятор

Головна зарядженачастка, що відповідає за освіту струму в літій-іонному акумуляторі, – це позитивно заряджений іон літію. Він здатний впроваджуватися в кристалічну решітку матеріалу на аноді, наприклад в вуглець у формі графіту, а також утворювати солі або оксиди металів (наприклад з марганцем, кобальтом або з залізом і фосфором).

В силу саме такого хімічного складу, максимальне кінцева напруга заряду між електродами літій-іонного акумулятора не повинна перевищувати 4,2 вольта, а краще – 4,1 вольта, це продовжить термін його служби, сповільнить незворотні зміни.

Заряджати літій-іонний акумулятор необхідно напругою в 5 вольт, щоб не чекати нескінченно довго. При цьому оптимальний струм заряду повинен складати від 50 до 100% від значення ємності, тобто акумулятор ємністю 2400мАч оптимально буде заряджати струмом від 2,4А до 1,2А.

Для недопущення перезарядження, якісні зарядні пристрої заряджають такі акумулятори в 2 стадії: на першій стадії на електроди подається 5 вольт і заряд деякий час йде з гранично дозволених струмом до досягнення порогового напруги в районі 4,1 вольт, а потім починається друга стадія – з меншим струмом, коли напруга доводиться до кінцевих 4,1-4,2 вольт.

Тому потужність зарядного пристрою для літій-іонного акумулятора (для 1 осередки) розраховується так: максимальна напруга помножити на максимальний струм, припустимо 5В * 2,4А = 1,2Вт – для нашого прикладу.

Свинцево-кислотний акумулятор

Свинцево-кислотний акумулятор працює завдяки хімічним реакціям свинцю і діоксиду свинцю у водному розчині сірчаної кислоти. Будь-класичний автомобільний акумулятор влаштований саме так. В процесі заряду сульфат свинцю розпадається на іони (негативно заряджений SO4 і позитивно заряджений H), на катоді утворюється діоксид свинцю, на аноді – чистий свинець. При розряді – металевий свинець окислюється до сульфату свинцю, діоксид свинцю відновлюється на катоді, а на аноді окислюється свинець.

Якщо акумулятор перезарядити (протримати на зарядці надмірно довго), то сульфат свинцю закінчиться, залишиться тільки вода, і почнеться її електроліз: на аноді при цьому буде виділятися кисню, а на катоді (негативному електроді) – водень – в рідкому електроліті буде видно як підуть бульбашки.

В силу саме такого хімічного складу, напруга максимального заряду одного осередку свинцево-кислотного акумулятора складає 2,17 вольта. У 12 вольта таких послідовно з’єднаних секцій 6, а в 6 вольтовом – 3 послідовно з’єднані секції. Тому максимальна напруга заряду 12 вольтного акумулятора складає 13,02 вольта. Для 6 вольтного – 6,51 вольт.

Таким чином, зарядний пристрій в процесі зарядки повинно подавати на електроди постійна напруга виходячи з принаймні 2,45 вольт на елемент (щоб зарядка не йшлося нескінченно довго) – для 12 вольтного це 14,7 вольт, а для 6 вольтного виходить 7, 35 вольт. Початковий струм заряду оптимально прийняти за 30% від ємності.

В результаті максимальна робоча потужність зарядного пристрою повинна розраховуватися як максимальна напруга помножити на максимальний струм, припустимо 14,7В * 30А = 441Вт – для свинцево-кислотного акумулятора номінальною напругою 12 вольт, ємністю 100Аг.

Ссылка на основную публикацию