Сихуа Вэн, Техас инструменттерінің аккумуляторды қолдану жөніндегі инженері

Әдетте, тізбектей жалғанған бірнеше батареялардан тұратын кез келген жүйеде жеке батареялардың зарядын теңестіру мәселесі туындайды. Зарядтауды теңестіру - бұл батарея қауіпсіздігін, жұмыс уақытын және қызмет ету мерзімін жақсартатын дизайн әдісі. Техас инструменттерінің соңғы батареяны қорғау индикаторлары - BQ2084, BQ20ZXX отбасы, BQ77PL900 және BQ78PL114, енгізу үшін өте маңызды. осы әдістің.

БАТАРЕЯНЫҢ БАЛАНСТЫҚ ДЕГЕНІ НЕ?

Қызып кету немесе шамадан тыс зарядтау батареяның тозуын тездетеді және өртке немесе тіпті жарылысқа әкелуі мүмкін. Бағдарламалық қамтамасыз ету мен аппараттық құралдарды қорғау қауіпті азайтады. Тізбектей жалғанған көптеген аккумуляторлар банкінде (әдетте мұндай блоктар ноутбуктер мен медициналық жабдықтарда қолданылады) батареялардың теңгерімсіз қалу мүмкіндігі бар, бұл олардың баяу, бірақ тұрақты тозуына әкеледі.
Екі аккумулятор бірдей емес және аккумулятордың заряд күйінде (SOC), өздігінен разрядталуында, сыйымдылығында, кедергісінде және температуралық сипаттамаларында әрқашан шамалы айырмашылықтар бар, тіпті егер біз бір типтегі, бір өндірушіден және батареялар туралы айтсақ. тіпті бір өндірістік партиядан. Бірнеше батареядан тұратын блокты қалыптастыру кезінде өндіруші әдетте олардағы кернеулерді салыстыру арқылы SSB-де ұқсас батареяларды таңдайды. Дегенмен, жеке батареялардың параметрлеріндегі айырмашылықтар әлі де сақталады және уақыт өте келе артуы мүмкін. Зарядтағыштардың көпшілігі толық зарядты тізбектей қосылған батареялардың бүкіл тізбегінің жалпы кернеуі арқылы анықтайды. Сондықтан жеке аккумуляторлардың зарядтау кернеуі әртүрлі болуы мүмкін, бірақ шамадан тыс зарядтаудан қорғау белсендірілген кернеу шегінен аспауы мүмкін. Дегенмен, әлсіз сілтемеде - батарея бар төмен сыйымдылықнемесе ішкі кедергісі жоғары болса, кернеу басқа толық зарядталған батареяларға қарағанда жоғары болуы мүмкін. Мұндай аккумулятордың ақаулығы ұзақ разряд циклі кезінде кейінірек пайда болады. Зарядтау аяқталғаннан кейін мұндай аккумулятордың жоғары кернеуі оның жылдам тозғанын көрсетеді. Дәл осындай себептермен зарядсызданған кезде (жоғары ішкі қарсылық және төмен сыйымдылық) бұл аккумулятор ең төменгі кернеуге ие болады. Бұл әлсіз батареяны зарядтау кезінде асқын кернеуден қорғаныс жұмыс істеуі мүмкін, ал құрылғыдағы қалған батареялар әлі толық зарядталмағанын білдіреді. Бұл батарея ресурстарының толық пайдаланылмауына әкеледі.

БАЛАНСТЕУ ӘДІСТЕРІ

Батареяның теңгерімсіздігі батареяның қызмет ету мерзіміне және қызмет ету мерзіміне айтарлықтай кері әсер етеді. Толық зарядталған кезде батареялардың кернеуі мен SSB мәнін теңестірген дұрыс. Батареяларды теңестірудің екі әдісі бар - белсенді және пассивті. Соңғысы кейде «резисторды теңестіру» деп аталады. Пассивті әдіс өте қарапайым: теңгерімдеуді қажет ететін батареялар қуатты тарататын айналма тізбектер арқылы шығарылады. Бұл айналма тізбектерді батарея жинағына біріктіруге немесе сыртқы чипке орналастыруға болады. Бұл әдіс арзан қолданбалар үшін қолайлы. Үлкен заряды бар батареялардың барлық артық энергиясы жылу түрінде бөлінеді - бұл пассивті әдістің негізгі кемшілігі, өйткені ол зарядтар арасындағы батареяның қызмет ету мерзімін қысқартады. Белсенді теңдестіру әдісі энергияны жоғары зарядталған батареялардан аз зарядталған батареяларға тасымалдау үшін энергия шығыны шамалы болатын индукторларды немесе конденсаторларды пайдаланады. Сондықтан белсенді әдіс пассивтіге қарағанда айтарлықтай тиімдірек. Әрине, тиімділікті арттыру шығынды талап етеді - қосымша, салыстырмалы түрде қымбат компоненттерді пайдалану.

ПАССИВТІ БАЛАНСТЕУ ӘДІСІ

Ең қарапайым шешім - батарея кернеуін теңестіру. Мысалы, сериялы 5-тен 10-ға дейінгі батареялары бар аккумуляторлық жинақтарды қорғауды қамтамасыз ететін BQ77PL900 қорғасынсыз құралдарда, мотороллерлерде, үздіксіз қуат көздерінде және медициналық жабдықта қолданылады. Микросұлба функционалды толық блок болып табылады және 1-суретте көрсетілгендей аккумуляторлық бөлікпен жұмыс істеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Аккумулятор кернеуін бағдарламаланған шектермен салыстыру, микросұлба қажет болған жағдайда теңгерімдеу режимін қосады. 2-суретте жұмыс істеу принципі көрсетілген. Кез келген аккумулятордың кернеуі белгіленген шекті мәннен асып кетсе, зарядтау тоқтап, айналып өту тізбектері қосылады. Батарея кернеуі шекті мәннен төмен түсіп, теңгерімдеу процедурасы тоқтамайынша зарядтау жалғаспайды.

Күріш. 1.BQ77PL900 чипі дербес түрде пайдаланылады
батарея жинағын қорғау үшін жұмыс режимі

Критерий ретінде тек кернеудің ауытқуын пайдаланатын теңгерімдеу алгоритмін қолданғанда, батареялардың ішкі кедергілеріндегі айырмашылыққа байланысты толық емес теңгерімдеу мүмкін болады (3-суретті қараңыз). Өйткені, ішкі кедергі зарядтау кезінде кернеудің таралуына ықпал етеді. Батареяны қорғау микросхемасы кернеудің теңгерімсіздігі батареяның әртүрлі сыйымдылықтарынан немесе олардың ішкі кедергілеріндегі айырмашылықтардан туындағанын анықтай алмайды. Сондықтан пассивті теңгерімдеудің осы түрімен барлық батареялардың 100% зарядталатынына кепілдік жоқ. BQ2084 заряд индикаторы IC кернеуді теңестірудің жақсартылған нұсқасын пайдаланады. Ішкі кедергінің өзгеруінің әсерін азайту үшін BQ2084 зарядтау тогы төмен болған кезде зарядтау процесінің соңына жақынырақ теңгерімдеуді орындайды. BQ2084 тағы бір артықшылығы - құрылғыға кіретін барлық батареялардың кернеуін өлшеу және талдау. Дегенмен, кез келген жағдайда, бұл әдіс тек зарядтау режимінде қолданылады.

Күріш. 2.Кернеуді теңестіруге негізделген пассивті әдіс

Күріш. 3.Пассивті кернеуді теңестіру әдісі
батарея сыйымдылығын тиімсіз пайдаланады

BQ20ZXX жанұясының микросұлбалары SSB және аккумулятор сыйымдылығын анықтауға негізделген заряд деңгейін анықтау үшін меншікті Impedance Track технологиясын пайдаланады. Бұл технологияда әрбір аккумулятор үшін толық зарядталған күйге жету үшін қажетті Q NEED заряды есептеледі, содан кейін барлық батареялардың Q NEED арасындағы ΔQ айырмашылығы табылады. Содан кейін микросұлба қуат қосқыштарын қосады, олар арқылы аккумулятор ΔQ = 0 күйіне теңестіріледі. Батареялардың ішкі кедергісінің айырмашылығы бұл әдіске әсер етпейтіндіктен, оны кез келген уақытта қолдануға болады: екеуі де батареяларды зарядтау және зарядсыздандыру. Impedance Track технологиясын пайдалану арқылы аккумуляторды дәлірек теңестіруге қол жеткізіледі (4-суретті қараңыз).

Күріш. 4.

БЕЛСЕНДІ БАЛАНСТЕУ

Энергия тиімділігі бойынша бұл әдіс пассивті теңгерімдеуден жоғары, өйткені Энергияны зарядталған батареядан аз зарядталғанға ауыстыру үшін резисторлардың орнына индуктивтіліктер мен сыйымдылықтар қолданылады, оларда энергия шығыны іс жүзінде болмайды. Бұл әдіс батареяның максималды қызмет ету мерзімі қажет болған жағдайда қолайлы.
Меншікті PowerPump технологиясы бар BQ78PL114 - TI-ның соңғы белсенді батареяны теңестіру компоненті және қуатты тасымалдау үшін индуктивті түрлендіргішті пайдаланады. PowerPump n арналы p-арна MOSFET және жұп батареялар арасында орналасқан индукторды пайдаланады. Схема 5-суретте көрсетілген. MOSFET және индуктор аралық бак/күшейткіш түрлендіргішті құрайды. Егер BQ78PL114 жоғарғы батареяның төменгі батареяға энергияны беруі қажет екенін анықтаса, PS3 істікшесінде шамамен 30% жұмыс циклі бар шамамен 200 кГц сигнал жасалады. Q1 пернесі ашық болғанда, жоғарғы батареядан келетін энергия дроссельде сақталады. Q1 қосқышы жабылған кезде индукторда сақталған энергия Q2 қосқышының кері диоды арқылы төменгі батареяға ағып кетеді.

Күріш. 5.

Энергия шығыны аз және негізінен диод пен индукторда болады. BQ78PL114 чипі үш теңдестіру алгоритмін жүзеге асырады:

• батарея терминалдарындағы кернеу бойынша. Бұл әдіс жоғарыда сипатталған пассивті теңдестіру әдісіне ұқсас;
• ашық тізбектегі кернеу бойынша. Бұл әдіс батареялардың ішкі кедергісіндегі айырмашылықтарды өтейді;
• SZB сәйкес (батарея күйін болжауға негізделген). Әдіс SSB және батарея сыйымдылығы арқылы пассивті теңгерімдеуге арналған BQ20ZXX микросұлбалар тобында қолданылатын әдіске ұқсас. Бұл жағдайда бір аккумулятордан екіншісіне ауыстыру қажет заряд дәл анықталады. Теңдестіру зарядтың соңында орын алады. Бұл әдісті қолданғанда ең жақсы нәтижеге қол жеткізіледі (6-суретті қараңыз).

Күріш. 6.

Үлкен теңестіру токтарының арқасында PowerPump технологиясы ішкі айналма қосқыштармен әдеттегі пассивті теңгерімдеуге қарағанда әлдеқайда тиімді. Ноутбуктің аккумулятор жинағын теңдестіру кезінде теңгерімдеу токтары 25...50 мА құрайды. Компоненттердің мәндерін таңдау арқылы сіз ішкі кілттермен пассивті әдіспен салыстырғанда теңгерімдеудің тиімділігіне 12-20 есе жақсы қол жеткізе аласыз. Әдеттегі теңгерімсіздік мәніне (5%-дан аз) бір немесе екі циклде қол жеткізуге болады.
Сонымен қатар, PowerPump технологиясының басқа да айқын артықшылықтары бар: теңгерімдеу кез келген жұмыс режимінде – зарядтау, зарядсыздандыру және тіпті энергия беретін аккумулятордың қуат алатын батареядан төмен кернеуі болған кезде де болуы мүмкін. Пассивті әдіспен салыстырғанда әлдеқайда аз энергия жоғалады.

БЕЛСЕНДІ ЖӘНЕ ПАССИВТІ ТЕҢДЕУ ӘДІСІНІҢ ТИІМДІЛІГІН ТАЛҚЫЛАУ

PowerPump технологиясы теңгерімдеуді жылдамырақ орындайды. 2200 мАч батареялардың 2% теңгерімсіздігі кезінде оны бір немесе екі циклде жасауға болады. Пассивті теңгерімдеу кезінде батарея жинағына кіріктірілген қуат қосқыштары максималды ток мәнін шектейді, сондықтан көптеген теңгерімдеу циклдері қажет болуы мүмкін. Батарея параметрлерінде үлкен айырмашылық болса, теңгерімдеу процесі тіпті үзілуі мүмкін.
Пассивті теңдестіру жылдамдығын сыртқы құрамдастарды пайдалану арқылы арттыруға болады. 7-суретте BQ77PL900, BQ2084 немесе BQ20ZXX чиптер тобымен бірге пайдалануға болатын осындай шешімнің типтік мысалы көрсетілген. Біріншіден, батарея терминалдары мен микросхема арасында қосылған R Ext1 және R Ext2 резисторлары арқылы өтетін шағын ығысу тогын тудыратын ішкі батарея қосқышы қосылады. Rext2 резисторындағы қақпа көзінің кернеуі сыртқы қосқышты қосады, ал теңгерімдеуші ток ашық сыртқы қосқыш пен R Bal резисторы арқылы ағып бастайды.

Күріш. 7.Пассивті теңгерімдеудің схемалық диаграммасы
сыртқы компоненттерді пайдалану

Бұл әдістің кемшілігі көрші батареяны бір уақытта теңестіру мүмкін емес (8а-суретті қараңыз). Себебі көрші батареяның ішкі қосқышы ашық болған кезде R Ext2 резисторы арқылы ток өтпейді. Сондықтан Q1 пернесі ішкі кілт ашық болса да жабық күйінде қалады. Іс жүзінде бұл мәселе үлкен мәнге ие емес, өйткені Бұл теңгерімдеу әдісімен Q2-ге қосылған батарея тез теңгеріледі, содан кейін Q2 пернесіне қосылған батарея теңдестіріледі.
Тағы бір мәселе - барлық басқа аккумуляторларды теңестіру кезінде пайда болуы мүмкін ағынды көздің жоғары кернеуі V DS. 8b-суретте жоғарғы және төменгі батареялар теңдестірілетін жағдай көрсетілген. Бұл жағдайда ортаңғы кілттің V DS кернеуі рұқсат етілген ең жоғарыдан асып кетуі мүмкін. Бұл мәселені шешу R Ext резисторының максималды мәнін шектеу немесе әрбір екінші батареяны бір уақытта теңестіру мүмкіндігін жою болып табылады.

Жылдам теңдестіру әдісі батарея қауіпсіздігін жақсартудың жаңа әдісі болып табылады. Пассивті теңгерімдеудің мақсаты - аккумулятордың сыйымдылығын теңестіру, бірақ тепе-теңдік токтарының төмен болуына байланысты бұл зарядтау циклінің соңында ғана мүмкін болады. Басқаша айтқанда, нашар батареяның шамадан тыс зарядталуын болдырмауға болады, бірақ бұл зарядтаусыз жұмыс уақытын арттырмайды, өйткені айналма резистивті тізбектерде тым көп энергия жоғалады.
PowerPump белсенді теңдестіру технологиясын пайдаланған кезде бір уақытта екі мақсатқа қол жеткізіледі - зарядтау циклінің соңында сыйымдылықты теңестіру және разряд циклінің соңында минималды кернеу айырмашылығы. Энергия сақталады және айналма тізбектердегі жылу ретінде бөлінбей, әлсіз батареяға беріледі.

ҚОРЫТЫНДЫ

Аккумулятордың кернеуін дұрыс теңестіру батареяның жұмыс істеу қауіпсіздігін арттыру және олардың қызмет ету мерзімін ұзарту жолдарының бірі болып табылады. Теңестірудің жаңа технологиялары әрбір аккумулятордың күйін бақылайды, бұл олардың қызмет ету мерзімін арттырады және жұмыс қауіпсіздігін арттырады. PowerPump жылдам белсенді теңдестіру технологиясы батареяның қызмет ету мерзімін арттырады және зарядсыздандыру циклінің соңында батареяларды мүмкіндігінше тиімді және тиімді теңестіруге мүмкіндік береді.

2016 жылдың наурызы

Белгілі болғандай, қорғасын-қышқылды аккумулятордың жұмысы электролитке батырылған екі электрод арасындағы потенциалдар айырмасының пайда болуына негізделген. Теріс катодтың белсенді заты таза қорғасын, ал оң анодтың белсенді заты қорғасын диоксиді. Резервтік және автономды электрмен жабдықтау жүйелерінде аккумуляторлар сәйкес шығарылады әртүрлі технологиялар: қызмет көрсетілетін көлемді, мөрленген гель немесе AGM. Технологияға қарамастан, қорғасын-қышқылды аккумуляторларда болатын химиялық процестер ұқсас:

Шығарылған кезде ол пластиналар арқылы өтеді электр тогы, ал пластиналар қорғасын күкірт оксидімен (сульфат) қапталған. Қорғасын сульфаты пластиналарға кеуекті жабын түрінде шөгеді. Зарядтау кезінде әсер етуші заттың тотықсыздануының кері реакциясы теріс пластиналарда, ал оң пластиналарда қорғасын оксидінің кеуекті массасы жиналады; Өкінішке орай, әрбір жаңа разряд-заряд циклінде белсенді заттың толық қалпына келуі мүмкін емес. Жұмыс кезінде батареяның қартаюы сөзсіз орын алады, яғни сыйымдылықтың бірте-бірте жоғалуы - рұқсат етілген жұмыс шегіне дейін, әдетте сыйымдылықты түпнұсқаның 60% -на дейін төмендету үшін қабылданады. Оңтайлы жағдайларда буферлік режимдегі батареяның нақты қызмет ету мерзімі номиналды қызмет ету мерзіміне жақын болуы мүмкін.

Батареяның қартаю процесі келесі деструктивті процестерге байланысты айтарлықтай жылдамдатылуы мүмкін:

• Пластиналарды сульфаттау;
• Пластиналардың коррозиясы және белсенді массаның төгілуі;
• Электролиттің булануы немесе аккумулятордың «кебуі»;
• Электролит стратификациясы (тек сұйық батареяларға тән).

Пластиналарды сульфаттау

Батарея заряды таусылған кезде бос белсенді масса қорғасын сульфатының қатты микрокристалдарына айналады. Батарея ұзақ уақыт бойы зарядталмаса, микрокристалдар үлкейеді, шөгінді қалыңдайды және электролиттің пластиналарға кіруін блоктайды, бұл батареяны зарядтауды мүмкін емес етеді. Сульфаттану қаупін арттыратын факторлар: разрядталған күйде ұзақ сақтау; циклдік режимде батареяның созылмалы аз зарядталуы (айына кемінде бір рет 100% зарядтау қажет); батареяның өте терең разряды. Пластиналардың сульфаттануын батареяны зарядтаудың арнайы режимдері арқылы ішінара жоюға болады.

Белсенді заттың коррозиясы және төгілуі

Коррозия кезінде сумен әрекеттесетін пластина торының таза қорғасыны қорғасын оксидіне тотығады. Қорғасын тотығы пластинадағы майлаушы заттың белсенді затына электр тогын нашар өткізеді, ішкі кедергіні арттырады және аккумулятордың жоғары разрядтық токтарға төзімділігін төмендетеді. Оң пластиналарда коррозия тордың белсенді затқа адгезиясын әлсіретеді. Сонымен қатар, оң пластинаның белсенді затының өзі бірте-бірте күшін жоғалтады. Әрбір таралу циклі кезінде пластинаның қабаты қорғасын оксидінің микрокристалдарының негізгі массасынан қорғасын сульфатының қатты кристалды құрылымына дейін күйін өзгертеді. Ауыспалы қысу және кеңейту жайылған қабаттың физикалық күшін төмендетеді, бұл адгезияның әлсіреуімен бірге белсенді заттың батарея түбіне сырғып кетуіне және төгілуіне әкеледі. Бөлінген белсенді заттың коррозиясы және жиналуы батарея тақталарының деформациясына және ең нашар жағдайда қысқа тұйықталуға әкелуі мүмкін.

Тоттану және белсенді массаның төгілу қаупін арттыратын факторлар:

• тым жоғары кернеуді зарядтау;
• жеткіліксіз токпен зарядтау - яғни толтыру кезеңінде ұзақ уақыт бойы жоғары кернеу астында қалу;
• сіңіру фазасында тым ұзақ тұру («артық зарядтау»);
• батареяны тым көп токпен зарядтау;
• тым жоғары токпен аккумулятордың жылдам зарядсыздануы.

Электролиттің белсенді массасының төгілуі (сырғануы) қайтымсыз құбылыс. Белсенді массаның сырғуының ең қауіпті салдары - пластиналардың тұйықталуы.

Электролиттің булануы

Батареяның оң тақтайшасы зарядсызданған кезде судан оттегі пайда болады. Қалыпты зарядтау жағдайында оттегі аккумулятордың теріс пластинасында сутегімен қайта қосылып, электролиттегі судың бастапқы мөлшерін қалпына келтіреді. Бірақ сепараторда оттегінің диффузиясы қиын, сондықтан рекомбинация процесі 100% тиімді бола алмайды. Судың үлесін азайту аккумулятордың зарядтау сипаттамаларын өзгертеді және белгілі бір шектерде зарядтауды мүлдем мүмкін емес етеді. «Батареяның кебуі» қаупін арттыратын факторлар: қоршаған ортаның жоғары температурасында жұмыс істеу; тым көп токпен немесе кернеумен зарядтау; Қалқымалы кернеу тым жоғары - батарея «шамадан тыс зарядталған».

Электролиттің булануы гель үшін қайтымсыз құбылыс жәнеAGM аккумуляторлары. Кептірудің негізгі себебі, әсіресеAGM – батареяларды «артық зарядтау».

Термиялық қашу және батареялардың термиялық бұзылуы

Жоғарыда аталған процестерге байланысты батареяның ескіруі жеделдетілген қарқынмен жүреді, бірақ бәрібір өте баяу және жиі байқалмайды.

Жабық аккумулятордағы газдардың рекомбинациясы жылу шығаратын химиялық процесс болып табылады. Кернеу мен заряд тоғының дұрыс мәндерінде рекомбинация орын алған кезде қыздыру қиындық тудырмайды. Дегенмен, батарея шамадан тыс зарядталғанда, ішкі температура батареяны сырттан салқындатуға қарағанда жылдамырақ көтеріледі. Температураның жоғарылауы зарядтау кернеуін төмендетеді, бұл сіңіру сатысында токтың бір мезгілде ұлғаюына әкеледі. Бұл өз кезегінде температураны қайтадан арттырады.

Ток пен жылу өндірудің ұлғаюының өзін-өзі қамтамасыз ететін циклі басталады, ол ең нашар жағдайда, торлардың деформациясына және батареяның қайтымсыз бұзылуымен ішкі қысқа тұйықталуға әкеледі.

Термиялық қашу қаупін арттыратын факторлар:

• тұрақты емес сыртқы қуат көзіне немесе сапасыз зарядтағышқа байланысты үзіліссіз немесе «пульсациялық» заряд;
• сіңіру фазасында тым ұзақ тұру – «артық зарядтау»;
• нашар жылу диссипациясы немесе қоршаған орта температурасының жоғарылауы.

Аккумулятор тізбегіндегі деструктивті процестердің ерекшеліктері

Жеке аккумуляторды зарядтау кезінде дұрыс жұмыс жағдайлары мен зарядтау алгоритмін қамтамасыз ету арқылы барлық қауіп факторларын жоюға болатынын байқау оңай. Дегенмен, резервтік қуат жүйелері екіден аз батареяны сирек пайдаланады. Параллель-сериялық қосылымда зарядтағышзарядтау тогы мен кернеу мәндерін тек терминал терминалдарында «көреді», сондықтан жеке батареялардағы кернеулер ұсынылған мәндерден айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Көбірек батареясы бар жоғары деңгейөздігінен разряд (жоғары ағып кету тогы), оған тізбектей қосылған элементтердің шамадан тыс зарядталуына және оған параллель қосылған элементтердің толық зарядталуына әкелуі мүмкін. Артық зарядтау және аз зарядтау барлық дерлік деструктивті процестердің қаупін арттырады. Сондықтан қауіпті азайту үшін тізбектегі барлық батареялар бірдей заряд күйі мен сыйымдылық мәндері мүмкіндігінше жақын болуы керек. Жаңа қондырғылар үшін тек бір маркалы батареяларды ғана емес, сонымен қатар бір зауыттық партияны пайдалану ұсынылады. Дегенмен, тәжірибе көрсеткендей, тіпті бір партияда Тіпті бірдей сипаттамалары бар екі батарея да жоқсыйымдылығы, заряд күйі және ішкі ағып кету токтары. Оның үстіне, бұрыннан пайдаланылған аккумулятордағы зақымдалған батареяны ауыстыру қажет болғанда, бірдей сипаттамаларды талап ету мүмкін емес.

Жаңа батареялардың зарядтау дәрежесіндегі шамалы ауытқу көбінесе бірнеше зарядсыздандыру және зарядтау циклдері бойынша іске қосу процесінде тегістеледі. Бірақ сыйымдылық сипаттамаларында айтарлықтай шашырау немесе айырмашылық болса теңгерімсіздікмассивтің жеке батареялары арасындағы уақыт тек артады.

Сыйымдылығы төмен аккумуляторларды жүйелі түрде қайта зарядтау және терең разрядтар кезінде аз зарядталған батареялардың полярлығын өзгерту мүмкіндігі жеке батареялардың зақымдалуына және істен шығуына әкеледі. Термиялық қашу әсеріне байланысты, тіпті бір істен шыққан батарея бүкіл батарея массивін бұзуы мүмкін.

Белсенді батареяны теңестіру

Батарея зарядын теңестіруші немесе теңгерімсіздік теңестіргіші деп аталатын арнайы құрылғыны пайдаланып, батарея параметрлеріндегі айырмашылықтарды тегістеуге болады.

МАҢЫЗДЫ! Зарядтау теңгерімдерін пайдалану деструктивті процестердің қаупін азайтады, бірақ әлдеқашан қатты зақымдалған батареяны жөндей алмайды.

Физикалық тұрғыдан алғанда, батарея зарядын теңестіру құрылғысы сериялық қосылған элементтердің әрбір жұбына қосылған шағын электронды модуль болып табылады:

• 24 В батареяға арналғанқажет бір заряд теңестіргіштізбекке (сызба 1).
• 48 В батарея үшінқажет үш заряд теңестіргіштізбекке (2-сызба).

SBB батареяның өзінен немесе зарядтау көзінен қуат алады. СББ-ның өзіндік қуат тұтынуы төмен және өзін-өзі разрядтағы шығындармен салыстыруға болады.

Деңгейдің тиімділігі SBB2-12-Aжұмысы артық зарядтау қуатын маневрлеуге негізделген (тікелей энергия шығынын тудыратын пассивті теңгергіштер) немесе элементтерді таңдамалы қайта зарядтауға негізделген (теңестіру тек зарядтау кезінде болады) басқа зарядтау теңгерімдерімен салыстырғанда түбегейлі жоғары. Максималды теңестіру тогы SBB2-12-A– 5А, бұл нарықтағы барлық балама құрылғылардың мүмкіндіктерінен асып түседі.

Заряд теңестіргішті қолданудың әсері:

1) Жақсартылған жалпы сенімділікжәне батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.

2) Энергия шығаруды ұлғайтубатарея, өйткені Батареялар терең зарядсызданған кезде тізбекті тізбектегі барлық батареялардың сыйымдылығы толық пайдаланылады.

SBB теңгерімдері үздіксіз жұмыс істейді, тіпті зарядтағыш өшірілген кезде де батареяларды теңгерімді күйде сақтайды.

Қосылу диаграммасы

Деңгейді (баланстырғышты) 24В және 48В батареяға қосу схемасы.

Төменде заряд деңгейінің қосылу диаграммалары берілген SBB2-12-Aқорғасын қышқылына қайта зарядталатын батареялар 24 В және 48 В номиналды батареяларда 12 В.

Схема 1. Екі 12В батареядан 24В батарея	Схема2. Төрт 12 В батареядан 48 В батарея

Деңгейді (балансерді) бірнеше параллельді тізбектердің батареясына қосу.

2-3 параллельді аккумулятор тізбегінде бір зарядты теңестіру теңгерімінің SBB жұмысына рұқсат етіледі - егер теңгерімсіздік аз болса және максималды теңестіру тогы аспаса. Әрбір тізбекті бөлек теңестіру түзету әрекетінің селективтілігіне байланысты жақсы нәтиже береді.

Бірнеше тізбек үшін бір деңгейді пайдалану кезінде тұрақты ток шиналары бар батареяларды қосу және ортаңғы нүктелерді қосу схемасын пайдалану қажет (3-сызба).

Әрбір тізбекте бөлек деңгейді пайдаланған кезде батареяны қосудың әдеттегі схемасын пайдалануға болады (4-схема).

Мысал ретінде біз Hawker Gmbh неміс концернінің классикалық аккумуляторын қарастырамыз - Perfect Plus. Батареяға күтім жасауда қиын ештеңе жоқ. Сатып алған аккумуляторды мүмкіндігінше ұзақ уақыт жұмыс істеуге мүмкіндік беретін бірқатар операцияларды орындау үшін сізге нұсқауларды қатаң орындау керек және белгілі бір уақыт ішінде қажет, бұл сіздің ақшаңызды үнемдейді.

Қорғасын батареяларының ерекше қасиеттері:

Сыйымдылығы 5 сағат, яғни. номиналды қуатты разрядтау арқылы алуға болады DC 30 °C бастапқы температурада соңғы разряд кернеуі 1,7 В/клеткаға орнатылғанша 5 сағат бойы.

Кернеу Бір аккумулятордың номиналды кернеуі 2 В. Тартқыш аккумуляторлар үшін номиналды кернеу стандарттары: 24 В, 48 В, 72 В, 80 В.

Бір тартқыш батареяның жұмыс кернеуі разрядтық токтың шамасына, разряд дәрежесіне және температураға байланысты. 5 сағаттық разряд үшін көрсетілген соңғы разряд кернеуі 1,7 В/клетка.

Толық зарядталған күйдегі электролиттің тығыздығы 30°С температурада 1,29 кг/л.

Батареяның беріктігі және қызмет ету мерзімі. Төзімділік деп аккумулятор нақты түрде зарядтау-разряд циклдарына ұшырайтын зертханалық жағдайларда ұзақ мерзімді сынақ нәтижесін айтады. арнайы бағдарлама. Сыйымдылықты оның номиналды мәнінен 80% төмендетпейтін циклдердің ең аз санын алу керек. Сәйкес процедура DIN 43539, 3 бөлімінде сипатталған.

Нақты қызмет ету мерзімі төзімділіктен үлкен немесе аз болуы мүмкін, өйткені көптеген жұмыс факторлары зертханалық жағдайлардан өзгеше жүктемелерге әкеледі.

Батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуға әкелетін факторлар:

мінсіз күтім мен қызмет көрсету

қалыпты жұмыс температурасы (20 C-ден 40 C-қа дейін)

тамаша зарядтағыштар

терең разрядтардан аулақ болыңыз

ақауларды уақтылы жою

Қызмет мерзімін қысқартуға әкелетін әсерлер:

жиі терең разрядтар, яғни. номиналды қуаттылықтың 80%-дан астамын алып тастау

ұзақ уақыт бойы жоғары жұмыс температурасы (> 40 C).

газдандыру кернеуіне жеткеннен кейін рұқсат етілмейтін жоғары токпен зарядтау (2,4 В/клетка)

батарея заряды таусылған күйде

электролитке енген қоспаның болуы (мысалы, талаптарға сай келмейтін толтыруға арналған су)

шамадан тыс жүктеме немесе қысқа тұйықталу

Тартқыш аккумуляторларға техникалық қызмет көрсету және күту Жалпы пайдалану ережелері:

Батареяны ешқашан заряды біткен күйде қалдырмаңыз, оны дереу қайта зарядтаңыз.

Оңтайлы қызмет ету мерзіміне қол жеткізу үшін номиналды қуаттың 80%-дан астамын разрядтамаңыз; бұл жағдайда электролиттің тығыздығы 1,13 кг/л (300С) төмен болмауы керек.

Терең разрядты болдырмау үшін көліктің аккумуляторларының зарядсыздануын бақылау қажет.

Жұмыс температурасы 20 C – 40 C болуы керек.

Батареяға зақым келтірмеу үшін электролиттің рұқсат етілген ең жоғары температурасы 55 C аспауы керек.

Зарядтау алдында және аралық зарядтау кезінде контейнер қақпағын немесе батареяны жабу құрылғысын алу немесе ашу қажет. Зарядтау аяқталғаннан кейін 1/2 сағаттан ерте емес жабыңыз.

Зарядтағыштар батарея сыйымдылығына және қажетті зарядтау уақытына сәйкес болуы керек.

Толықтыру үшін DIN 43530 4 бөлігіне сәйкес тазартылған суды ғана қолданыңыз, қышқыл немесе қоспалар пайдаланылмауы керек.

Батарея заряды (күнделікті жұмыс):

Штепсельді розеткадан ажырату арқылы батареяны ажырату керек. батарея қақпағын алыңыз. Бұл ретте тығындар жабық күйінде қалады.

Электролит деңгейін «min» белгісінде тексеріңіз.

Осыдан кейін электролит температурасын өлшеу қажет. Температура 45 градустан асса, салқындатыңыз.

Штепсельді қосыңыз. Қажет болса, электролит араластыру жүйесін қосыңыз (біріктірілген ауа шығару жүйесі жоқ тығындар үшін).

Зарядтағышты қосыңыз немесе құрылғының қосылғанын тексеріңіз.

Батареяны зарядтау процесін бастаңыз.

Зарядтаудан кейін зарядтағышты ажыратыңыз немесе құрылғының өшірілгенін тексеріңіз, содан кейін батареяны зарядтағыштан ажыратыңыз. Қажет болса, соңғы нәтижелерді тексеріңіз.

Егер заряд жеткіліксіз болса немесе терең зарядтан кейін болса, теңестіру зарядын орындаңыз.

Тазалау (күнделікті жұмыс):

Жұмыс кезінде элементтердің бетінде жиналатын кір мен шаң аккумулятордың қажеттіліктері мен жұмысына байланысты жойылуы керек (шүберек, 100 С-тан 150 С-қа дейінгі ылғалды бу, саптамасы бар шлангты пайдалану).

Суды толтыру (апта сайынғы жұмыс):

Сондай-ақ электролит деңгейін бақылау қажет. Кем дегенде аптасына бір рет. Автоматты толтыру болмаса, зарядтың соңында DIN 43530 4-бөліміне сәйкес тазартылған сумен толтырыңыз.

Зарядтаудан кейін барлық ұяшықтардағы электролит деңгейін тексеріп, оны тазартылған сумен толтыру қажет.

Сондай-ақ аптасына бір рет теңестіру зарядын жүргізу қажет.

Кернеу, тығыздық және температура (айлық жұмыс):

Айына бір рет барлық элементтерді газдың біркелкі бөлінуіне тексеру жұмыстарын жүргізу қажет.

Зарядтау немесе теңестіру заряды аяқталғаннан кейін қышқылдың тығыздығы мен температурасы өлшенуі керек және стандартты мәндерден ауытқулар аккумулятордың ағынының диаграммасына таңдамалы түрде енгізілуі керек.

Егер элементтер арасындағы елеулі айырмашылықтар анықталған болса, онда мұндай элементтерді бөлек қарау керек.

Сондай-ақ элементтердің кернеуін, тығыздығын және температурасын өлшеу қажет.

Әр алты ай сайын және жыл сайын орындалатын жұмыстар: .

зарядтағыштың дұрыс жұмыс істеуін, ең алдымен, газдың бөлінуінің басындағы заряд тогын (2,4 В/клетка) және зарядтың соңында тексеріңіз.

Құрылғының ашасын және ашасын тексеріңіз.

қышқылдың іздерін алып тастағаннан немесе бейтараптандырғаннан кейін (өндірушінің ұсынымдарын орындаңыз) контейнер оқшаулауының (қолданылған қабат) аздаған зақымдалуын дереу жөндеңіз.

Батареялардың жерге қатысты оқшаулау кедергісін DIN 43539 1 бөлігіне сәйкес сыртқы электр тізбегі ашық күйде өлшеу керек.

оқшаулау кедергісін өлшеу: номиналды кернеудің вольтына 50 Ом.

Оқшаулау кедергісі нашар болса, батареяны тазалаңыз.

Сақтау

Батареяларды ұзақ уақыт бойы пайдалану жоспарланбаса, оларды толық зарядталған күйде құрғақ бөлмеде 0 C жоғары температурада сақтау керек.

Батареяның жұмысқа дайындығын сақтау үшін келесі зарядтау режимдерін пайдалану қажет:

Ай сайынғы теңестіру ақысы

Зарядтау кернеуіндегі техникалық қызмет көрсету ақысы 2,23 В x ұяшықтар саны (30 C)

Зақымданудан және жазатайым оқиғалардан қалай аулақ болуға болады?

Зақымдануды, қысқа тұйықталуды, ұшқындарды болдырмау үшін батареяларға металл заттарды немесе құралдарды қоймаңыз.

Батареяларды тек қолайлы көтергіш құрылғылармен тасымалдаңыз (VDE 3616 сәйкес).

Батареялармен жұмыс істегенде, тиісті қауіпсіздік ережелерін, сондай-ақ DIN VDE 0510 және VDE 0105 1 бөлімді сақтау керек.

Жарамдылық мерзімі

Сақтау уақытының батареяның қызмет ету мерзіміне әсерін ескеру қажет. Есте сақтау керек, дұрыс таңдалған көтергіш құрылғылар аккумулятор корпусының деформациясын болдырмайды және осылайша контейнер жабынын қорғайды. Көтергіш құрылғылар батареяның геометриясына сәйкес келуі керек.

Біз жарылыс қаупі жоғары аймақтарда қолданылатын батареялар туралы айтып отырмыз. Батарея корпусының қақпақтары газдарды зарядтау және кейіннен шығару кезінде ашық болуы керек, нәтижесінде пайда болатын жарылғыш газ қоспасы жеткілікті желдету кезінде тұтану қабілетін жоғалтады.

• Батареяны сыртқы тексеруден өткізіңіз. Батареяның үстіңгі беті мен терминал қосылымдары кірден және коррозиядан таза және құрғақ болуы керек.
• Егер су басқан батареялардың үстіңгі бетінде сұйықтық болса, бұл батареяда тым көп сұйықтық бар екенін көрсетуі мүмкін. GEL немесе AGM батареясының бетінде сұйықтық болса, батарея шамадан тыс зарядталған және оның өнімділігі мен қызмет ету мерзімі қысқарады.
• Батарея кабельдері мен қосылымдарын тексеріңіз. Ауыстыру зақымдалған кабельдер. Бос қосылымдарды қатайтыңыз.

Тазалау

• Барлық қорғаныс қақпақтарының батареяға мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз.
• Батареяның үстіңгі бетін, терминалдар мен қосылымдарды шүберекпен немесе щеткамен және ас содасы мен су ерітіндісімен тазалаңыз. Тазалау ерітіндісінің батареяның ішіне түсуіне жол бермеңіз.
• Сумен шайып, таза шүберекпен құрғатыңыз.
• Жергілікті аккумулятор жеткізушісінен алуға болатын майлы желе немесе терминалды қорғау құралының жұқа қабатын жағыңыз.
• Батареялардың айналасын таза және құрғақ ұстаңыз.

Су қосу (ТЕК сұйық электролиті бар батареялар)

Гель немесе AGM батареяларына су қосуға тыйым салынады, өйткені олар жұмыс кезінде оны жоғалтпайды. Су басқан батареяларға мезгіл-мезгіл су қосу керек. Толықтыру жиілігі батареяны пайдалану сипатына және жұмыс температурасына байланысты. Жаңа батареяларды бірнеше апта сайын тексеріп тұру керекбелгілі бір қолдану үшін суды толтыру жиілігін анықтау. Батареялар әдетте ескірген сайын жиі толтыруды қажет етеді.

• Су құймас бұрын батареяны толығымен зарядтаңыз. Тазартылған немесе ішінара зарядталған батареяларға тек пластиналар көрінсе ғана су қосыңыз. Бұл жағдайда пластиналарды жабу үшін жеткілікті су қосыңыз, содан кейін батареяны зарядтаңыз және төменде сипатталған суды толтыру процесін жалғастырыңыз.
• Қорғаныс қақпақтарын алып тастап, кірдің ішкі бетіне түспеуі үшін аударыңыз. Электролит деңгейін тексеріңіз.
• Егер электролит деңгейі пластиналардан айтарлықтай жоғары болса, онда суды қосудың қажеті жоқ.
• Егер электролит деңгейі пластиналарды әрең жауып тұрса, желдету тесігінен 3 мм төмен деңгейге тазартылған немесе ионсыздандырылған суды қосыңыз.
• Суды қосқаннан кейін батареяға қорғаныс қақпақтарын орнатыңыз.
• Ластану деңгейі рұқсат етілген шектерде болса, ағынды суды пайдалануға болады.

Зарядтау және теңестіру заряды

Зарядтау

Батареяны барынша тиімді пайдалану үшін дұрыс зарядтау өте маңызды. Батареяны аз зарядтау да, артық зарядтау да оның қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартуы мүмкін. Дұрыс зарядтау үшін жабдықпен бірге берілген нұсқауларды қараңыз. Зарядтағыштардың көпшілігі автоматты және алдын ала бағдарламаланған. Кейбір зарядтағыштар пайдаланушыға кернеу мен ток мәндерін орнатуға мүмкіндік береді. Кестедегі зарядтау бойынша ұсыныстарды қараңыз.

• Қолданылатын батарея түріне байланысты зарядтағыштың ылғалды, гель немесе AGM батареялары үшін дұрыс бағдарламаға орнатылғанын тексеріңіз.
• Әр қолданғаннан кейін батарея толығымен зарядталуы керек.
• Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар (дымқыл, гель және AGM) есте сақтау әсеріне ие емес, сондықтан зарядтау алдында толық зарядсыздандыруды қажет етпейді.
• Зарядтауды тек жақсы желдетілетін жерлерде жүргізу керек.
• Зарядтау алдында пластиналар сумен жабылғанына көз жеткізу үшін электролит деңгейін тексеріңіз (тек дымқыл батареялар).
• Зарядтау алдында барлық қорғаныс қақпақтарының батареяға мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз.
• Сұйық электролиті бар батареялар электролиттің дұрыс араласуын қамтамасыз ету үшін зарядтау процесін аяқтамас бұрын газды (көпіршіктерді) шығарады.
• Мұздатылған батареяны зарядтамаңыз.
• 49°C жоғары температурада зарядтаудан аулақ болу керек.

Схема 4

4 және 5 схема

Теңестіру заряды (ТЕК дымқыл батареялар үшін)

Теңестіру заряды дымқыл батареяларда толық зарядталғаннан кейін орындалатын батареяны шамадан тыс зарядтау болып табылады. Троян теңестіру зарядын тек батареялардың меншікті салмағы 1,250-ден аз болғанда немесе аккумулятор толық зарядталғаннан кейін кең ауқымда, яғни 0,030-ға тең ауытқыған кезде ғана орындауды ұсынады. GEL немесе AGM батареяларының зарядын теңестірмеңіз.

• Батарея дымқыл батарея екеніне көз жеткізуіңіз керек.
• Зарядтауды бастамас бұрын электролит деңгейін тексеріп, пластиналар сумен жабылғанына көз жеткізіңіз.
• Барлық қорғаныс қақпақтарының батареяға мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз.
• Зарядтағышты теңестіру зарядтау режиміне қойыңыз.
• Теңестіру зарядтау процесі кезінде батареяларда газ бөлінеді (көпіршіктер бетіне қалқып шығады).
• Меншікті ауырлықты сағат сайын өлшеңіз. Меншікті ауырлық күшеюі тоқтаған кезде теңестіру зарядын тоқтату керек.

НАЗАР АУДАРЫҢЫЗ!Гель немесе AGM батареяларында теңестіру зарядын орындауға тыйым салынады.

Тамаша зарядтағыштар, десульфататорлар, эквалайзерлер, және сіз білместіктен оларға тән нәрсе қарапайым сөзбен, зарядтау алгоритмі деп аталатынын білесіз. Мен бұл туралы көптен бері айтып келемін, бірақ мен мұндай құрылғылар туралы керемет құрылғылар мен керемет әңгімелер естимін. Неліктен бір айлық бақылаудан кейін мен, қарапайым инженер, бұл алгоритмдер туралы айтып, айтып жатқаным таңқаларлық және олар құрылғылардың басқа түрлерімен сәйкес келуі мүмкін. Яғни, эквалайзердің алгоритмі және, мысалы, зарядтау алгоритмі немесе зарядты теңестіру әсері бар инвертордың зарядтау алгоритмі бір-бірімен сәйкес келуі мүмкін.

Назар аударыңыз: бұл жерде мен олардың бірдей екенін білдірмеймін және айтпаймын, өйткені көп жағдайда оны MP микробағдарламасының негізгі бөлігінде әркім өз бетінше нөлден бастап аяқтай алады немесе жаза алады. Импульстердің пішіндері және импульстердің уақыты, кернеу мен ток өзгерістерінің импульсі әртүрлі болуы және басқа уақыт диапазонына ие болуы мүмкін. Бірақ көбінесе 50% жағдайда олар ұқсас болуы мүмкін. Уақыт бойынша болмаса, сигнал пішіндері бойынша, сигнал пішіні бойынша болмаса, оған жақын.

Сондықтан әрбір өндіруші өз бақылаулары мен деректеріне сүйенеді.

Осылайша, бұл әдіс жад, эквалайзер және инвертор жады үшін жұмыс істейді. Батареяның кем дегенде 50% ұзағырақ жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін өте пайдалы микробағдарлама, бірақ олардың қызмет ету мерзімін ұзартуға 10% мүмкіндік бар.

Жалпы, аккумулятор істен шықса, көптеген адамдар әлі күнге дейін ертегілерді айтып, сенеді. Олар жоғарыда сипатталған құрылғылар сияқты құрылғыларды сатып алып, керемет күтеді. Бірақ, өкінішке орай, бұл құрылғы ештеңені тірілтпейді және ештеңені қалпына келтірмейді. Оның міндеті - нақты уақыт режимінде батареяның алдын алу. Дәл осы алдын-алудың арқасында аккумуляторлар тұрақты жұмыс істей бастайды, олар кетпейді, мысалы, тізбектей жалғанған кезде біреуі шамадан тыс зарядталады, ал екіншісі толық зарядталмайды.

Олар айтқандай, салдарын кейінірек жоюға тырысқаннан гөрі, уақытында алдын-алу жақсы.

Иә, мен бұл ғажайып құрылғылар туралы жеткілікті ертегі естідім, мен 4 жыл бойы статистикамды жинадым, ақыры бәрі жиналды. Әрине, құрылғыны бөлшектеу міндетті түрде I нүктелерін көрсетеді және дроссельдің немесе ватт кедергілерінің болуы жинақтың бар екенін көрсетеді. Бірақ бұл екіншісін зарядтау кезінде бір батареяны зарядсыздандыру керек дегенді білдірмейді, бұл жігіттер мүлдем нонсенс :)

Өйткені бұл құрылғылардың міндеті батарея банктерінің кернеуін теңестіру болып табылады, оның ішінде 12 вольтты аккумулятор үшін 6, сілтілі аккумулятор үшін 10, сәйкесінше 24 вольтты батарея үшін екі есе көп және т.б.

Шынымды айтсам, алғашында бұл құрылғы зарядталған аккумуляторды зарядсыздандыруда деп ойладым, бірақ екінші жылы нәтижесін көргеннен кейін мен одан бас тарттым. Принципі десульфататорға ұқсас, бірақ алгоритмдері әртүрлі. Жалпы, болашақта мен оны қазып алып, толық сынақтан өткіземін. Құрылғыны маған ешкім бермеді және ол жеке қаражатқа сатып алынды және бұл менің пікірім. Қосымша ақпарат, көбірек және нақты деректер. Бірақ олар енді көпшіліктің пікірімен сәйкес келмейді - бұл анық.