Sihua Wen, akumulatoru lietojuma inženieris, Texas Instruments

Parasti jebkurā sistēmā, kas sastāv no vairākām sērijveidā savienotām baterijām, rodas atsevišķu akumulatoru lādiņa nesabalansēšanas problēma. Uzlādes izlīdzināšana ir dizaina paņēmiens, kas uzlabo akumulatora drošību, darbības laiku un kalpošanas laiku. Jaunākie akumulatora aizsardzības IC un uzlādes indikatori no Texas Instruments - BQ2084, BQ20ZXX saime, BQ77PL900 un BQ78PL114, kas iekļauti uzņēmuma produktu līnijā, ir būtiski ieviešanai. no šīs metodes.

KAS IR AKUMULATORA NEBALSĀCIJA?

Pārkaršana vai pārlādēšana paātrinās akumulatora nolietošanos un var izraisīt aizdegšanos vai pat eksploziju. Programmatūras un aparatūras aizsardzība samazina briesmas. Daudzu sērijveidā savienotu akumulatoru bankā (parasti šādus blokus izmanto klēpjdatoros un medicīnas iekārtās) pastāv iespēja, ka baterijas kļūst nelīdzsvarotas, kas noved pie to lēnas, bet vienmērīgas degradācijas.
Nav divu vienādu akumulatoru, un vienmēr ir nelielas atšķirības akumulatora uzlādes stāvoklī (SOC), pašizlādes, kapacitātes, pretestības un temperatūras raksturlielumos, pat ja mēs runājam par viena veida akumulatoriem, no viena un tā paša ražotāja un pat no vienas un tās pašas ražošanas partijas. Veidojot bloku no vairākiem akumulatoriem, ražotājs parasti izvēlas SSB līdzīgas baterijas, salīdzinot spriegumus uz tiem. Tomēr atsevišķu akumulatoru parametru atšķirības joprojām saglabājas un laika gaitā var palielināties. Lielākā daļa lādētāju nosaka pilnu uzlādi pēc visas virknē savienoto akumulatoru ķēdes kopējā sprieguma. Tāpēc atsevišķu akumulatoru uzlādes spriegums var ievērojami atšķirties, bet nedrīkst pārsniegt sprieguma slieksni, pie kura tiek aktivizēta pārlādēšanas aizsardzība. Tomēr vājajā posmā - akumulators ar zema jauda vai liela iekšējā pretestība, spriegums var būt augstāks nekā citiem pilnībā uzlādētiem akumulatoriem. Šāda akumulatora defekti parādīsies vēlāk ilga izlādes cikla laikā. Šāda akumulatora augstais spriegums pēc uzlādes pabeigšanas norāda uz tā paātrinātu degradāciju. Izlādējoties to pašu iemeslu dēļ (augsta iekšējā pretestība un maza ietilpība), šim akumulatoram būs viszemākais spriegums. Tas nozīmē, ka, uzlādējot vāju akumulatoru, pārsprieguma aizsardzība var darboties, savukārt atlikušās ierīces baterijas vēl nebūs pilnībā uzlādētas. Tas izraisīs akumulatora resursu nepietiekamu izmantošanu.

LĪDZSVAROŠANAS METODES

Akumulatora nelīdzsvarotība būtiski negatīvi ietekmē akumulatora darbības laiku un kalpošanas laiku. Vislabāk ir izlīdzināt akumulatoru spriegumu un SSB, kad tie ir pilnībā uzlādēti. Ir divas akumulatoru balansēšanas metodes - aktīvās un pasīvās. Pēdējo dažreiz sauc par "rezistoru balansēšanu". Pasīvā metode ir diezgan vienkārša: baterijas, kurām nepieciešams balansēšana, tiek izlādētas caur apvada ķēdēm, kas izkliedē jaudu. Šīs apiešanas shēmas var integrēt akumulatorā vai ievietot ārējā mikroshēmā. Šī metode ir ieteicama zemu izmaksu lietojumiem. Gandrīz visa liekā enerģija no akumulatoriem ar lielu uzlādi tiek izkliedēta siltuma veidā - tas ir galvenais pasīvās metodes trūkums, jo tas samazina akumulatora darbības laiku starp uzlādēm. Aktīvā balansēšanas metode izmanto induktorus vai kondensatorus, kuriem ir niecīgi enerģijas zudumi, lai pārsūtītu enerģiju no ļoti uzlādētām baterijām uz mazāk uzlādētām baterijām. Tāpēc aktīvā metode ir ievērojami efektīvāka nekā pasīvā. Protams, efektivitātes paaugstināšanai ir jāmaksā - papildu, salīdzinoši dārgu komponentu izmantošana.

PASĪVĀ BALANSĒŠANAS METODE

Vienkāršākais risinājums ir izlīdzināt akumulatora spriegumu. Piemēram, BQ77PL900, kas nodrošina aizsardzību akumulatoru blokiem ar 5 līdz 10 akumulatoriem sērijveidā, tiek izmantots bezsvina instrumentos, skrejriteņos, nepārtrauktās barošanas avotos un medicīnas iekārtās. Mikroshēma ir funkcionāli nokomplektēta, un to var izmantot darbam ar bateriju nodalījumu, kā parādīts 1. attēlā. Salīdzinot akumulatora spriegumu ar ieprogrammētiem sliekšņiem, mikroshēma, ja nepieciešams, ieslēdz balansēšanas režīmu. 2. attēlā parādīts darbības princips. Ja jebkura akumulatora spriegums pārsniedz noteikto slieksni, uzlāde apstājas un tiek pievienotas apvada ķēdes. Uzlāde netiek atsākta, kamēr akumulatora spriegums nokrītas zem sliekšņa un balansēšanas procedūra tiek pārtraukta.

Rīsi. 1.BQ77PL900 mikroshēma tiek izmantota atsevišķi
darbības režīms, lai aizsargātu akumulatoru

Lietojot balansēšanas algoritmu, kas kā kritēriju izmanto tikai sprieguma novirzi, iespējama nepilnīga balansēšana bateriju iekšējās pretestības atšķirības dēļ (sk. 3. att.). Fakts ir tāds, ka iekšējā pretestība veicina sprieguma izplatīšanos uzlādes laikā. Akumulatora aizsardzības mikroshēma nevar noteikt, vai sprieguma nelīdzsvarotību izraisa dažādas akumulatora jaudas vai to iekšējās pretestības atšķirības. Tāpēc ar šāda veida pasīvo balansēšanu nav garantijas, ka visas baterijas būs 100% uzlādētas. BQ2084 uzlādes indikatora IC izmanto uzlabotu sprieguma balansēšanas versiju. Lai samazinātu iekšējās pretestības izmaiņu ietekmi, BQ2084 veic balansēšanu tuvāk uzlādes procesa beigām, kad uzlādes strāva ir zema. Vēl viena BQ2084 priekšrocība ir visu ierīcē iekļauto bateriju sprieguma mērīšana un analīze. Tomēr jebkurā gadījumā šī metode ir piemērojama tikai uzlādes režīmā.

Rīsi. 2.Pasīvā metode, kuras pamatā ir sprieguma balansēšana

Rīsi. 3.Pasīvā sprieguma balansēšanas metode
neefektīvi izmanto akumulatora jaudu

BQ20ZXX saimes mikroshēmas izmanto patentēto Impedance Track tehnoloģiju, lai noteiktu uzlādes līmeni, pamatojoties uz SSB un akumulatora jaudas noteikšanu. Šajā tehnoloģijā katram akumulatoram tiek aprēķināts uzlādes līmenis Q NEED, kas nepieciešams, lai sasniegtu pilnībā uzlādētu stāvokli, pēc kura tiek atrasta starpība ΔQ starp visu akumulatoru Q NEED. Tad mikroshēma ieslēdz barošanas slēdžus, caur kuriem akumulators tiek līdzsvarots līdz stāvoklim ΔQ = 0. Tā kā akumulatoru iekšējās pretestības atšķirība šo metodi neietekmē, to var izmantot jebkurā laikā: gan tad, kad akumulatoru uzlāde un izlāde. Izmantojot Impedance Track tehnoloģiju, tiek panākta precīzāka akumulatora balansēšana (skat. 4. attēlu).

Rīsi. 4.

AKTĪVA LĪDZSVAROŠANA

Energoefektivitātes ziņā šī metode ir pārāka par pasīvo balansēšanu, jo Lai pārsūtītu enerģiju no vairāk uzlādēta akumulatora uz mazāk uzlādētu, rezistoru vietā tiek izmantotas induktivitātes un kapacitātes, kurās praktiski nav enerģijas zudumu. Šī metode ir ieteicama gadījumos, kad nepieciešams maksimālais akumulatora darbības laiks.
Ar patentētu PowerPump tehnoloģiju, BQ78PL114 ir TI jaunākais aktīvais akumulatora balansēšanas komponents un izmanto induktīvo pārveidotāju, lai pārsūtītu enerģiju. PowerPump izmanto n-kanālu p-kanālu MOSFET un induktors, kas atrodas starp akumulatoru pāri. Ķēde ir parādīta 5. attēlā. MOSFET un induktors veido starpposma buck/boost pārveidotāju. Ja BQ78PL114 nosaka, ka augšējam akumulatoram ir jāpārsūta enerģija uz apakšējo akumulatoru, PS3 kontaktā tiek ģenerēts aptuveni 200 kHz signāls ar aptuveni 30% darbības ciklu. Kad Q1 taustiņš ir atvērts, enerģija no augšējā akumulatora tiek uzkrāta droseļvārstu. Kad slēdzis Q1 aizveras, induktīvā uzkrātā enerģija caur slēdža Q2 atgriezenisko diodi ieplūst apakšējā akumulatorā.

Rīsi. 5.

Enerģijas zudumi ir nelieli un galvenokārt rodas diodē un induktorā. BQ78PL114 mikroshēma īsteno trīs balansēšanas algoritmus:

• pēc sprieguma akumulatora spailēs. Šī metode ir līdzīga iepriekš aprakstītajai pasīvās balansēšanas metodei;
• ar atvērtas ķēdes spriegumu. Šī metode kompensē akumulatoru iekšējās pretestības atšķirības;
• saskaņā ar SZB (pamatojoties uz akumulatora stāvokļa prognozēšanu). Metode ir līdzīga tai, ko izmanto BQ20ZXX mikroshēmu saimē pasīvai balansēšanai ar SSB un akumulatora ietilpību. Šajā gadījumā ir precīzi noteikts lādiņš, kas jāpārnes no viena akumulatora uz otru. Līdzsvarošana notiek uzlādes beigās. Izmantojot šo metodi, tiek sasniegts labākais rezultāts (skat. 6. att.)

Rīsi. 6.

Lielo balansēšanas strāvu dēļ PowerPump tehnoloģija ir daudz efektīvāka nekā parastā pasīvā balansēšana ar iekšējiem apvadslēdžiem. Balansējot klēpjdatora akumulatoru bloku, balansēšanas strāvas ir 25...50 mA. Izvēloties komponentu vērtības, jūs varat sasniegt balansēšanas efektivitāti 12-20 reizes labāk nekā ar pasīvo metodi ar iekšējām atslēgām. Tipisku nelīdzsvarotības vērtību (mazāku par 5%) var sasniegt vienā vai divos ciklos.
Turklāt PowerPump tehnoloģijai ir arī citas acīmredzamas priekšrocības: balansēšana var notikt jebkurā darbības režīmā – uzlādē, izlādējot un pat tad, ja enerģiju padevējam akumulatoram ir zemāks spriegums nekā enerģiju saņemošajam akumulatoram. Salīdzinot ar pasīvo metodi, tiek zaudēts daudz mazāk enerģijas.

AKTĪVĀS UN PASĪVĀS LĪDZSVAROŠANAS METODES EFEKTIVITĀTES Diskusija

PowerPump tehnoloģija balansē ātrāk. Atbalansējot 2% no 2200 mAh akumulatoriem, to var izdarīt vienā vai divos ciklos. Izmantojot pasīvo balansēšanu, akumulatorā iebūvētie strāvas slēdži ierobežo maksimālo strāvas vērtību, tāpēc var būt nepieciešami vēl daudzi balansēšanas cikli. Balansēšanas process var pat tikt pārtraukts, ja ir liela akumulatora parametru atšķirība.
Pasīvās balansēšanas ātrumu var palielināt, izmantojot ārējos komponentus. 7. attēlā parādīts tipisks šāda risinājuma piemērs, ko var izmantot kopā ar BQ77PL900, BQ2084 vai BQ20ZXX saimes mikroshēmām. Vispirms tiek ieslēgts iekšējais akumulatora slēdzis, kas rada nelielu nobīdes strāvu, kas plūst caur rezistoriem R Ext1 un R Ext2, kas savienoti starp akumulatora spailēm un mikroshēmu. Vārtu avota spriegums pāri rezistoram RExt2 ieslēdz ārējo slēdzi, un balansēšanas strāva sāk plūst caur atvērto ārējo slēdzi un rezistoru R Bal.

Rīsi. 7.Pasīvās balansēšanas shematiskā diagramma
izmantojot ārējos komponentus

Šīs metodes trūkums ir tāds, ka blakus esošo akumulatoru nevar vienlaikus līdzsvarot (sk. 8.a att.). Tas ir tāpēc, ka, ja blakus esošā akumulatora iekšējais slēdzis ir atvērts, strāva nevar plūst caur rezistoru R Ext2. Tāpēc atslēga Q1 paliek aizvērta pat tad, ja iekšējā atslēga ir atvērta. Praksē šai problēmai nav lielas nozīmes, jo Izmantojot šo balansēšanas metodi, Q2 savienotais akumulators tiek ātri līdzsvarots, un pēc tam tiek līdzsvarots akumulators, kas savienots ar Q2 taustiņu.
Vēl viena problēma ir augsts aizplūšanas avota spriegums V DS, kas var rasties, ja tiek līdzsvarots katrs otrais akumulators. 8.b attēlā parādīts gadījums, kad augšējā un apakšējā baterija ir līdzsvarota. Šajā gadījumā vidējās atslēgas spriegums V DS var pārsniegt maksimāli pieļaujamo. Šīs problēmas risinājums ir ierobežot rezistora R Ext maksimālo vērtību vai novērst iespēju vienlaikus balansēt katru otro akumulatoru.

Ātrās balansēšanas metode ir jauns veids, kā uzlabot akumulatora drošību. Izmantojot pasīvo balansēšanu, mērķis ir līdzsvarot akumulatora kapacitāti, taču zemo balansēšanas strāvu dēļ tas ir iespējams tikai uzlādes cikla beigās. Citiem vārdiem sakot, slikta akumulatora pārlādēšanu var novērst, taču tas nepalielinās darbības laiku bez uzlādēšanas, jo pārāk daudz enerģijas tiks zaudēts apvada pretestības ķēdēs.
Izmantojot PowerPump aktīvās balansēšanas tehnoloģiju, vienlaikus tiek sasniegti divi mērķi - jaudas balansēšana uzlādes cikla beigās un minimāla sprieguma starpība izlādes cikla beigās. Enerģija tiek uzglabāta un pārnesta uz vāju akumulatoru, nevis izkliedēta kā siltums apvedceļa ķēdēs.

SECINĀJUMS

Pareiza akumulatora sprieguma balansēšana ir viens no veidiem, kā palielināt akumulatoru darbības drošību un palielināt to kalpošanas laiku. Jaunās balansēšanas tehnoloģijas uzrauga katra akumulatora stāvokli, kas palielina to kalpošanas laiku un uzlabo ekspluatācijas drošību. PowerPump ātrās aktīvās balansēšanas tehnoloģija palielina akumulatora darbības laiku un ļauj akumulatorus līdzsvarot pēc iespējas efektīvāk un efektīvāk izlādes cikla beigās.

2016. gada marts

Kā zināms, svina-skābes akumulatora darbība ir balstīta uz potenciālu starpības rašanos starp diviem elektrodiem, kas iegremdēti elektrolītā. Negatīvā katoda aktīvā viela ir tīrs svins, un pozitīvā anoda aktīvā viela ir svina dioksīds. Rezerves un autonomās barošanas sistēmās akumulatori ražoti saskaņā ar dažādas tehnoloģijas: apkalpots beztaras, noslēgts gēls vai AGM. Neatkarīgi no tehnoloģijas svina-skābes akumulatoros notiekošie ķīmiskie procesi ir līdzīgi:

Izlādējoties, tas iziet cauri plāksnēm elektriskā strāva, un plāksnes ir pārklātas ar svina sēra oksīdu (sulfātu). Svina sulfāts nosēžas uz plāksnēm poraina pārklājuma veidā. Uzlādējot, notiek aktīvās vielas reducēšanas reversa reakcija uz negatīvajām plāksnēm, un uz pozitīvajām plāksnēm uzkrājas poraina svina oksīda masa. Diemžēl aktīvās vielas pilnīga atjaunošana katrā jaunā izlādes-uzlādes ciklā nav iespējama. Darbības laikā neizbēgami notiek tā sauktā akumulatora novecošana, tas ir, pakāpenisks jaudas zudums - līdz pieļaujamajai darbības robežai, ko parasti izmanto, lai samazinātu jaudu līdz 60% no sākotnējās. Ideālos apstākļos faktiskais akumulatora darbības laiks bufera režīmā var būt tuvu nominālajam kalpošanas laikam.

Akumulatora novecošanās procesu var ievērojami paātrināt šādu destruktīvu procesu dēļ:

• Plākšņu sulfācija;
• Plākšņu korozija un aktīvās masas izliešana;
• Elektrolīta iztvaikošana jeb tā sauktā akumulatora “izžūšana”;
• Elektrolītu noslāņošanās (raksturīga tikai šķidrām baterijām).

Plākšņu sulfācija

Kad akumulators ir izlādējies, brīvā aktīvā masa pārvēršas par cietiem svina sulfāta mikrokristāliem. Ja akumulators netiek uzlādēts ilgu laiku, mikrokristāli kļūst lielāki, nogulsnes sabiezē un bloķē elektrolīta piekļuvi plāksnēm, kas padara neiespējamu akumulatora uzlādi. Faktori, kas palielina sulfācijas risku: ilgstoša uzglabāšana izlādētā stāvoklī; hroniska akumulatora uzlāde cikliskā režīmā (100% uzlāde ir nepieciešama vismaz reizi mēnesī); ārkārtīgi dziļa akumulatora izlāde. Plākšņu sulfāciju var daļēji novērst ar īpašiem akumulatora uzlādes režīmiem.

Aktīvās vielas korozija un izdalīšanās

Korozijas laikā plākšņu režģa tīrs svins, mijiedarbojoties ar ūdeni, tiek oksidēts svina oksīdā. Svina oksīds sliktāk vada elektrisko strāvu uz plākšņu smērvielas aktīvo vielu, palielina iekšējo pretestību un samazina akumulatora pretestību lielām izlādes strāvām. Uz pozitīvajām plāksnēm korozija vājina režģa saķeri ar aktīvo vielu. Turklāt pati pozitīvās plāksnes aktīvā viela pamazām zaudē spēku. Ar katru izkliedēšanas ciklu plāksnes slānis maina stāvokli no svina oksīda mikrokristālu masas uz cietu svina sulfāta kristālisku struktūru. Mainīga saspiešana un izplešanās samazina izkliedētā slāņa fizisko izturību, kas kopā ar adhēzijas vājināšanos noved pie aktīvās vielas slīdēšanas un izliešanas uz akumulatora apakšu. Korozija un atdalītās aktīvās vielas uzkrāšanās var izraisīt akumulatora plākšņu deformāciju un, sliktākajā gadījumā, īssavienojumu.

Faktori, kas palielina korozijas un aktīvās masas izkrišanas risku:

• uzlādējiet pārāk augstu spriegumu;
• uzlāde ar nepietiekamu strāvu - tas ir, ilgstoši paliek zem augsta sprieguma uzpildes fāzē;
• pārāk ilgi paliekot absorbcijas fāzē ("pārmaksa");
• akumulatora uzlāde ar pārāk lielu strāvu;
• paātrināta akumulatora izlāde ar pārāk lielu strāvu.

Elektrolīta aktīvās masas izkrišana (slīdēšana) ir neatgriezeniska parādība. Aktīvās masas slīdēšanas visbīstamākās sekas ir plākšņu īssavienojums.

Elektrolītu iztvaikošana

Kad akumulatora pozitīvā plāksne ir izlādējusies, no ūdens veidojas skābeklis. Normālos peldošās uzlādes apstākļos skābeklis rekombinējas ar ūdeņradi uz akumulatora negatīvās plāksnes, atjaunojot sākotnējo ūdens daudzumu elektrolītā. Bet skābekļa difūzija separatorā ir sarežģīta, tāpēc rekombinācijas process nevar būt 100% efektīvs. Ūdens īpatsvara samazināšana maina akumulatora uzlādes raksturlielumus un pie noteikta sliekšņa padara uzlādi pilnībā neiespējamu. Faktori, kas palielina “akumulatora izžūšanas” risku: darbība augstā apkārtējā temperatūrā; uzlāde ar pārāk lielu strāvu vai spriegumu; Pludiņa spriegums ir pārāk augsts - akumulators ir “pārlādēts”.

Elektrolītu iztvaikošana ir neatgriezeniska parādība gēlam unAGM akumulatori. Galvenais izžūšanas iemesls, jo īpašiAGM – akumulatoru “pārlādēšana”.

Akumulatoru termiskā noplūde un termiskais sadalījums

Akumulatora novecošanās, pateicoties iepriekš uzskaitītajiem procesiem, notiek paātrinātā tempā, bet tomēr diezgan lēni un bieži vien nemanāmi.

Gāzu rekombinācija noslēgtā akumulatorā ir ķīmisks process, kas rada siltumu. Ja rekombinācija notiek pie pareizajām sprieguma un uzlādes strāvas vērtībām, karsēšana nerada problēmas. tomēr kad akumulators ir pārlādēts, iekšējā temperatūra paaugstinās ātrāk, nekā akumulatoru var atdzesēt ārēji. Temperatūras paaugstināšanās samazina uzlādes spriegumu, kas absorbcijas stadijā izraisa vienlaicīgu strāvas palielināšanos. Tas savukārt atkal palielina temperatūru.

Sākas pašpietiekams pieaugošās strāvas un siltuma ražošanas cikls, kas sliktākajā gadījumā noved pie režģu deformācijas un iekšēja īssavienojuma ar neatgriezenisku akumulatora iznīcināšanu.

Faktori, kas palielina termiskās bēgšanas risku:

• periodiska vai “pulsējoša” uzlāde nestabila ārējā barošanas avota vai sliktas kvalitātes lādētāja dēļ;
• pārāk ilgi palikšana absorbcijas fāzē – “pārmaksa”;
• slikta siltuma izkliede vai paaugstināta apkārtējās vides temperatūra.

Akumulatora ķēdes destruktīvo procesu specifika

Ir viegli redzēt, ka, uzlādējot atsevišķu akumulatoru, visus riska faktorus var novērst, nodrošinot pareizus darbības apstākļus un uzlādes algoritmu. Tomēr jaudas rezerves sistēmas reti izmanto mazāk par divām baterijām. Paralēlā seriālā savienojumā lādētājs“redz” uzlādes strāvas un sprieguma vērtības tikai spaiļu spailēs, tāpēc atsevišķu akumulatoru spriegumi var būtiski atšķirties no ieteicamajām vērtībām. Akumulators ar vairāk augsts līmenis pašizlāde (lielāka noplūdes strāva), var izraisīt virknē pieslēgto elementu pārlādēšanu un tai paralēli pieslēgto elementu nepilnīgu uzlādi. Pārmērīga un nepietiekama uzlāde palielina gandrīz visu destruktīvo procesu risku. Tāpēc, lai samazinātu briesmas, visiem ķēdes akumulatoriem ir jābūt vienādiem uzlādes stāvokļa un kapacitātes vērtībām, cik vien iespējams. Jaunām instalācijām ieteicams izmantot ne tikai viena zīmola, bet arī vienas rūpnīcas partijas akumulatorus. Tomēr prakse rāda, ka pat vienā partijā Nav pat divu akumulatoru ar pilnīgi vienādām īpašībām jauda, ​​uzlādes stāvoklis un iekšējās noplūdes strāvas. Turklāt identisku raksturlielumu prasība nav izpildāma, ja nepieciešams nomainīt bojātu akumulatoru jau lietotā akumulatorā.

Nelielas jaunu akumulatoru uzlādes pakāpes atšķirības visbiežāk tiek izlīdzinātas iestrādes laikā vairākos izlādes un uzlādes ciklos. Bet, ja ir ievērojama izkliede vai jaudas raksturlielumu atšķirība nelīdzsvarotībastarp atsevišķām masīva baterijām laika gaitā tikai palielinās.

Sistemātiska mazākas ietilpības akumulatoru uzlāde un iespējama nepietiekami uzlādētu akumulatoru polaritātes maiņa dziļas izlādes laikā noved pie atsevišķu akumulatoru bojājumu uzkrāšanās un atteices. Termiskā bēgšanas efekta dēļ pat viens bojāts akumulators var iznīcināt visu akumulatora bloku.

Aktīvā akumulatora izlīdzināšana

Jūs varat izlīdzināt akumulatora parametru atšķirības, izmantojot īpašu ierīci, ko sauc par akumulatora uzlādes balansētāju vai nelīdzsvarotības izlīdzinātāju.

SVARĪGI! Uzlādes balansētāju izmantošana samazina destruktīvu procesu risku, bet nevar salabot jau nopietni bojātu akumulatoru.

Fiziski akumulatora uzlādes izlīdzināšanas ierīce ir kompakts elektroniskais modulis, kas savienots ar katru sērijveidā savienotu elementu pāri:

• 24V akumulatoram nepieciešams viena uzlādes balansētājs uz ķēdi (1. shēma).
• 48V akumulatoram nepieciešams trīs uzlādes balansētāji uz ķēdi (2. shēma).

SBB tiek darbināts no paša akumulatora vai uzlādes avota. SBB paša enerģijas patēriņš ir zems un salīdzināms ar pašizlādes zudumiem.

Līmeņa efektivitāte SBB2-12-A principiāli augstāks nekā citiem uzlādes balansieriem, kuru darbība balstās vai nu uz lādēšanas pārpalikuma manevrēšanu (tā saucamie pasīvie balansieri, radot tiešus enerģijas zudumus), vai arī uz elementu selektīvu uzlādi (izlīdzināšana notiek tikai uzlādes laikā). Maksimālā izlīdzināšanas strāva SBB2-12-A– 5A, kas pārsniedz visu tirgū esošo alternatīvo ierīču iespējas.

Uzlādes balansētāja izmantošanas efekts:

1) Uzlabota vispārējā uzticamība un palielina akumulatora darbības laiku.

2) Palielināta enerģijas atdeve akumulators, jo Kad akumulatori ir dziļi izlādējušies, visu virknes ķēdē esošo akumulatoru jauda tiek pilnībā izmantota.

SBB balansieri darbojas nepārtraukti, uzturot akumulatorus līdzsvarotā stāvoklī pat tad, ja lādētājs ir izslēgts.

Savienojuma shēma

Līmeņa (balansētāja) pieslēguma shēma 24V un 48V akumulatoram.

Zemāk ir uzlādes līmeņa savienojuma diagrammas SBB2-12-A uz svina skābi uzlādējamās baterijas 12V akumulatoros ar nominālo 24V un 48V.

Shēma 1. 24V akumulators no divām 12V baterijām	Shēma2. 48V akumulators no četrām 12V baterijām

Līmeņa (balansētāja) pievienošana vairāku paralēlu ķēžu akumulatoram.

Atļauts darbināt vienu uzlādes izlīdzināšanas balansētāju SBB uz 2-3 paralēlām akumulatoru ķēdēm - ja nelīdzsvarotība ir neliela un nav pārsniegta maksimālā izlīdzināšanas strāva. Atsevišķa katras ķēdes balansēšana sniedz labākus rezultātus, pateicoties koriģējošās darbības selektivitātei.

Izmantojot vienu līmeni vairākām ķēdēm, ir jāizmanto diagramma akumulatoru savienošanai ar līdzstrāvas kopnēm un viduspunktu savienošanai (3. shēma).

Izmantojot atsevišķu līmeni katrā ķēdē, varat izmantot parasto akumulatora savienojuma shēmu (4. shēma).

Kā piemēru mēs uzskatām vācu koncerna Hawker Gmbh klasisko akumulatoru - Perfect Plus. Akumulatora kopšanā nav nekā sarežģīta. Jums tikai stingri jāievēro norādījumi un noteiktā laika posmā jāveic vairākas darbības, kas ļaus iegādātajam akumulatoram darboties pēc iespējas ilgāk, kas nozīmē, ka tas ietaupīs jūsu naudu.

Svina akumulatoru īpašās īpašības:

Jauda ir 5 stundas, t.i. nominālo jaudu var iegūt, izlādējot DC 5 stundas, līdz galīgais izlādes spriegums tiek iestatīts uz 1,7 V uz elementu sākotnējā 30 °C temperatūrā.

Spriegums Viena akumulatora nominālais spriegums ir 2 V. Vilces akumulatoru nominālā sprieguma standarti ir: 24 V, 48 V, 72 V, 80 V.

Viena vilces akumulatora darba spriegums ir atkarīgs no izlādes strāvas lieluma, izlādes pakāpes un temperatūras. Norādītais galīgais izlādes spriegums 5 stundu izlādei ir 1,7 V uz elementu.

Elektrolīta blīvums pilnībā uzlādētā stāvoklī 30°C temperatūrā ir 1,29 kg/l.

Akumulatora izturība un kalpošanas laiks. Izturība attiecas uz ilgstošas ​​laboratorijas apstākļos veiktas pārbaudes rezultātu, kurā akumulators tiek precīzi pakļauts uzlādes-izlādes cikliem. konkrēta programma. Jāiegūst minimālais ciklu skaits, kas nesamazinās jaudu zem 80% no nominālās vērtības. Attiecīgā procedūra ir aprakstīta DIN 43539 3. daļā.

Faktiskais kalpošanas laiks var būt ilgāks vai mazāks par izturību, jo daudzi darbības faktori izraisa slodzes, kas atšķiras no slodzes laboratorijas apstākļos.

Faktori, kas palielina akumulatora darbības laiku:

nevainojama aprūpe un apkalpošana

Normāla darba temperatūra (no 20 C līdz 40 C)

ideāli lādētāji

izvairīties no dziļām izlādēm

savlaicīga traucējummeklēšana

Ietekme, kas samazina kalpošanas laiku:

bieži dziļi izdalījumi, t.i. vairāk nekā 80 % no nominālās jaudas noņemšana

paaugstināta darba temperatūra (> 40 C) ilgu laiku

uzlādēt ar nepieņemami lielu strāvu pēc gāzēšanas sprieguma sasniegšanas (2,4 V/elementā)

akumulators ir izlādējies

piemaisījumu klātbūtne, kas iekļuvusi elektrolītā (piemēram, ūdens uzpildīšanai, kas neatbilst prasībām)

pārslodze vai īssavienojums

Vilces akumulatoru apkope un kopšana Vispārīgi ekspluatācijas noteikumi:

Nekad neatstājiet akumulatoru izlādētā stāvoklī, bet nekavējoties uzlādējiet to.

Lai sasniegtu optimālu kalpošanas laiku, izvairieties no izlādes vairāk nekā 80% no nominālās jaudas; šajā gadījumā elektrolīta blīvums nedrīkst būt zemāks par 1,13 kg/l (300C).

Lai izvairītos no dziļas izlādes, ir jāuzrauga transportlīdzekļa akumulatoru izlāde.

Darba temperatūrai jābūt 20-40 C.

Lai izvairītos no akumulatora bojājumiem, nedrīkst pārsniegt maksimāli pieļaujamo elektrolīta temperatūru 55 C.

Pirms uzlādes un starplādēšanas laikā ir nepieciešams noņemt vai atvērt konteinera vāku vai akumulatora aizvēršanas ierīci. Aizveriet ne agrāk kā 1/2 stundu pēc uzlādes beigām.

Lādētājiem ir jāatbilst akumulatora jaudai un nepieciešamajam uzlādes laikam.

Papildināšanai izmantojiet tikai destilētu ūdeni saskaņā ar DIN 43530 4. daļu, nedrīkst izmantot skābi vai piedevas.

Akumulatora uzlāde (ikdienas darbība):

Jums ir jāatvieno akumulators, atvienojot kontaktdakšu no kontaktligzdas. noņemiet akumulatora vāciņu. Tajā pašā laikā spraudņi paliek aizvērti.

Pārbaudiet elektrolīta līmeni pie atzīmes “min”.

Pēc tam ir nepieciešams izmērīt elektrolīta temperatūru. Ja temperatūra pārsniedz 45 C, atdzesē.

Pievienojiet kontaktdakšu. Ja nepieciešams, pievienojiet elektrolītu sajaukšanas sistēmu (kontaktdakšām bez integrētas gaisa izplūdes sistēmas).

Ieslēdziet lādētāju vai pārbaudiet, vai ierīce ir ieslēgta.

Sāciet akumulatora uzlādes procesu.

Pēc uzlādes atvienojiet lādētāju vai pārbaudiet, vai ierīce ir izslēgta, un pēc tam atvienojiet akumulatoru no lādētāja. Ja nepieciešams, pārbaudiet galīgos rezultātus.

Ja uzlāde ir nepietiekama vai pēc dziļas uzlādes, veiciet izlīdzināšanas uzlādi.

Tīrīšana (ikdienas darbs):

Netīrumi un putekļi, kas uzkrājas uz elementu virsmas ekspluatācijas laikā ir jānoņem atkarībā no akumulatora vajadzībām un darbības (lupatas, slapjš tvaiks no 100 C līdz 150 C, izmantojot šļūteni ar uzgali).

Ūdens papildināšana (iknedēļas darbs):

Ir arī nepieciešams uzraudzīt elektrolīta līmeni. Vismaz reizi nedēļā. Ja nav automātiskas papildināšanas, uzlādes beigās uzpildiet ar attīrītu ūdeni saskaņā ar DIN 43530 4. daļu.

Pēc uzlādes ir jāpārbauda elektrolīta līmenis visās šūnās un jāpapildina ar destilētu ūdeni.

Reizi nedēļā ir jāveic arī izlīdzināšanas uzlāde.

Spriegums, blīvums un temperatūra (ikmēneša darbs):

Reizi mēnesī ir nepieciešams veikt darbu, lai pārbaudītu visu elementu vienmērīgu gāzes emisiju.

Pēc uzlādes vai izlīdzināšanas uzlādes beigām ir jāmēra skābes blīvums un temperatūra, un novirzes no standarta vērtībām ir selektīvi jāievada akumulatora plūsmas diagrammā.

Ja ir konstatētas būtiskas atšķirības starp elementiem, tad šādi elementi ir jāpārbauda atsevišķi.

Ir arī nepieciešams izmērīt elementu spriegumu, blīvumu un temperatūru.

Darbi tiek veikti reizi sešos mēnešos un katru gadu: .

pārbaudiet lādētāja pareizu darbību, pirmkārt, uzlādes strāvu gāzes izdalīšanās sākumā (2,4 V/šūna) un uzlādes beigās.

Pārbaudiet kontaktdakšu un spraudņa ierīci.

Nelielos konteinera izolācijas (uzklātā slāņa) bojājumu labojiet tūlīt pēc skābes pēdu noņemšanas vai neitralizēšanas (ievērojiet ražotāja ieteikumus).

Akumulatoru izolācijas pretestība attiecībā pret zemi jāmēra saskaņā ar DIN 43539 1. daļu ar atvērtu ārējo elektrisko ķēdi.

izmēra izolācijas pretestību: 50 omi uz nominālā sprieguma voltu.

Iztīriet akumulatoru, ja izolācijas pretestība ir slikta.

Uzglabāšana

Ja akumulatorus nav plānots lietot ilgu laiku, tie jāuzglabā pilnībā uzlādēti sausā telpā temperatūrā virs 0 C.

Lai saglabātu akumulatora darbības gatavību, jāizmanto šādi uzlādes režīmi:

Ikmēneša izlīdzināšanas maksa

Uzturēšanas uzlāde pie uzlādes sprieguma 2,23 V x elementu skaits (30 C)

Kā izvairīties no bojājumiem un negadījumiem?

Lai izvairītos no bojājumiem, īssavienojumiem, dzirkstelēm, nenovietojiet uz akumulatoriem metāla priekšmetus vai instrumentus.

Transportējiet akumulatorus, tikai izmantojot piemērotas pacelšanas ierīces (saskaņā ar VDE 3616).

Strādājot ar akumulatoriem, jāievēro attiecīgie drošības noteikumi, kā arī DIN VDE 0510 un VDE 0105 1. daļa.

Derīguma termiņš

Jāņem vērā uzglabāšanas laika ietekme uz akumulatora darbības laiku. Jāatceras, ka pareizi izvēlētas pacelšanas ierīces novērš akumulatora korpusa deformāciju un tādējādi aizsargā konteinera pārklājumu. Pacelšanas ierīcēm jāatbilst akumulatora ģeometrijai.

Mēs runājam par akumulatoriem, kurus izmanto paaugstinātas sprādzienbīstamības zonās. Akumulatora korpusa vākiem ir jābūt atvērtiem uzlādes un turpmākās gāzu noņemšanas laikā, lai iegūtais sprādzienbīstams gāzu maisījums ar pietiekamu ventilāciju zaudētu aizdegšanās spēju.

• Veiciet akumulatora ārējo pārbaudi. Akumulatora un spaiļu savienojumu augšējai virsmai jābūt tīrai un sausai, bez netīrumiem un korozijas.
• Ja uz appludināto akumulatoru augšējās virsmas ir šķidrums, tas var norādīt, ka akumulatorā ir pārāk daudz šķidruma. Ja uz GEL vai AGM akumulatora virsmas ir šķidrums, akumulators ir pārlādēts, un tā veiktspēja un kalpošanas laiks tiks samazināts.
• Pārbaudiet akumulatora kabeļus un savienojumus. Aizstāt bojāti kabeļi. Pievelciet vaļīgos savienojumus.

Tīrīšana

• Pārliecinieties, vai visi aizsargvāciņi ir droši piestiprināti akumulatoram.
• Notīriet akumulatora augšējo virsmu, spailes un savienojumus, izmantojot lupatu vai suku un cepamās sodas un ūdens šķīdumu. Neļaujiet tīrīšanas šķīdumam iekļūt akumulatorā.
• Noskalo ar ūdeni un nosusina ar tīru drānu.
• Uzklājiet plānu vazelīna vai spaiļu aizsarglīdzekļa slāni, kas pieejams no vietējā akumulatora piegādātāja.
• Uzturiet zonu ap akumulatoriem tīru un sausu.

Ūdens pievienošana (TIKAI akumulatori ar šķidru elektrolītu)

Gēla vai AGM akumulatoriem ir aizliegts pievienot ūdeni, jo tie ekspluatācijas laikā to nezaudē. Applūdušajām baterijām periodiski jāpievieno ūdens. Papildināšanas biežums ir atkarīgs no akumulatora lietošanas veida un darba temperatūras. Jaunās baterijas jāpārbauda ik pēc dažām nedēļām lai noteiktu ūdens papildināšanas biežumu konkrētam lietojumam. Baterijas parasti ir jāpilda biežāk, jo tās noveco.

• Pirms ūdens pievienošanas pilnībā uzlādējiet akumulatoru. Pievienojiet ūdeni izlādētiem vai daļēji uzlādētiem akumulatoriem tikai tad, ja plāksnes ir redzamas. Šādā gadījumā pievienojiet tikai tik daudz ūdens, lai pārklātu plāksnes, pēc tam uzlādējiet akumulatoru un turpiniet tālāk aprakstīto ūdens uzpildīšanas procesu.
• Noņemiet aizsargvāciņus un apgrieziet tos, lai novērstu netīrumu iekļūšanu uz iekšējās virsmas. Pārbaudiet elektrolīta līmeni.
• Ja elektrolīta līmenis ir ievērojami augstāks par plāksnēm, tad nav nepieciešams pievienot ūdeni.
• Ja elektrolīta līmenis tikko pārklāj plāksnes, pievienojiet destilētu vai dejonizētu ūdeni līdz līmenim, kas ir 3 mm zem ventilācijas akas.
• Pēc ūdens pievienošanas uzlieciet atpakaļ akumulatoram aizsargvāciņus.
• Krāna ūdeni var izmantot, ja piesārņojuma līmenis ir pieļaujamās robežās.

Uzlāde un izlīdzināšanas maksa

Uzlādē

Pareiza uzlāde ir ārkārtīgi svarīga, lai maksimāli izmantotu akumulatoru. Gan nepietiekama, gan pārmērīga akumulatora uzlāde var ievērojami saīsināt tā kalpošanas laiku. Lai pareizi uzlādētu, skatiet aprīkojuma komplektācijā iekļautās instrukcijas. Lielākā daļa lādētāju ir automātiski un iepriekš ieprogrammēti. Daži lādētāji ļauj lietotājam iestatīt sprieguma un strāvas vērtības. Skatiet uzlādes ieteikumus tabulā.

• Pārliecinieties, vai lādētājs ir iestatīts uz pareizo programmu mitriem, gēla vai AGM akumulatoriem atkarībā no izmantotā akumulatora veida.
• Akumulators pēc katras lietošanas reizes ir pilnībā jāuzlādē.
• Svina-skābes akumulatoriem (mitrām, gēla un AGM) nav atmiņas efekta, tāpēc pirms uzlādēšanas nav nepieciešama pilnīga izlāde.
• Uzlāde jāveic tikai labi vēdināmās vietās.
• Pirms uzlādes pārbaudiet elektrolīta līmeni, lai pārliecinātos, ka plāksnes ir pārklātas ar ūdeni (tikai mitrās baterijas).
• Pirms uzlādes pārliecinieties, vai visi aizsargvāciņi ir droši piestiprināti akumulatoram.
• Baterijas ar šķidru elektrolītu pirms uzlādes procesa izdalīs gāzi (burbuļus), lai nodrošinātu pareizu elektrolīta samaisīšanu.
• Neuzlādējiet sasalušu akumulatoru.
• Jāizvairās no uzlādes, ja temperatūra pārsniedz 49°C.

4. shēma

4. un 5. shēma

Izlīdzināšanas uzlāde (TIKAI mitrām akumulatoriem)

Izlīdzināšanas uzlāde ir akumulatora pārlādēšana, kas tiek veikta mitriem akumulatoriem pēc tam, kad tie ir pilnībā uzlādēti. Trojas zirgs iesaka veikt izlīdzināšanas uzlādi tikai tad, ja akumulatoriem ir zems īpatnējais svars, mazāks par 1,250, vai īpatnējais svars, kas svārstās plašā diapazonā, 0,030, pēc akumulatora pilnīgas uzlādes. Neizlīdziniet GEL vai AGM akumulatoru uzlādi.

• Jums jāpārliecinās, vai akumulators ir mitrs.
• Pirms uzlādes sākšanas pārbaudiet elektrolīta līmeni un pārliecinieties, vai plāksnes ir pārklātas ar ūdeni.
• Pārliecinieties, vai visi aizsargvāciņi ir stingri piestiprināti pie akumulatora.
• Iestatiet lādētāju uz izlīdzinošās uzlādes režīmu.
• Izlīdzināšanas uzlādes procesa laikā akumulatoros izdalīsies gāze (burbuļi uzpeldēs uz virsmas).
• Izmēriet īpatnējo svaru katru stundu. Izlīdzināšanas lādiņš jāpārtrauc, kad īpatnējais svars pārstāj palielināties.

UZMANĪBU! Gēla vai AGM akumulatoriem ir aizliegts veikt izlīdzināšanas uzlādi.

Brīnišķīgi lādētāji, desulfatori, ekvalaizeri, un jūs zināt, ka tas, ko daudzi tiem piedēvē nezināšanas dēļ, tiek saukts vienkāršā vārdā — uzlādes algoritms. Es par to runāju jau ilgu laiku, taču es dzirdu arvien vairāk brīnišķīgu ierīču un brīnišķīgus stāstus par šādām ierīcēm. Dīvaini, kāpēc es, parasts inženieris, jau pēc mēneša novērojumiem izsaku un runāju par šiem algoritmiem, un izrādās, ka tie var sakrist ar cita veida ierīcēm. Tas ir, ekvalaizera algoritms un, piemēram, uzlādes algoritms vai invertora uzlādes algoritms ar lādiņa izlīdzināšanas efektu var sakrist viens ar otru.

Uzmanību: šeit es nedomāju un nesaku, ka tie ir identiski, jo vairumā gadījumu to var aizpildīt vai uzrakstīt MP mikroprogrammas korpusā ikviens neatkarīgi no nulles. Impulsu formas un impulsu laiks, kā arī sprieguma un strāvas izmaiņu impulss var atšķirties un tiem var būt atšķirīgs laika diapazons. Bet bieži 50% gadījumu tie var būt līdzīgi. Ja ne pēc laika, tad pēc signāla formām, ja ne pēc signāla formas, bet tuvu tam.

Lai katrs ražotājs paļaujas uz saviem novērojumiem un datiem.

Tātad šī metode pati par sevi darbojas atmiņai, ekvalaizeram un invertora atmiņai. Ļoti noderīga mikroprogramma, kas ļauj akumulatoram darboties vismaz par 50% ilgāk, bet ir 10% iespēja pagarināt to kalpošanas laiku.

Kopumā, ja akumulators sabojājas, daudzi cilvēki joprojām stāsta un tic pasakām. Viņi pērk tādas ierīces kā iepriekš aprakstītās un gaida brīnumu. Bet diemžēl šī ierīce neko neceļ augšā un neko neatjauno. Tās uzdevums ir veikt akumulatora profilaksi reāllaikā. Tieši šīs profilakses dēļ akumulatori sāk uzvesties stabilāk, tie nepazūd, piemēram, pieslēdzot virknē, viens tiek pārlādēts, bet otrs nav pilnībā uzlādēts.

Kā saka, labāk profilaksi veikt savlaicīgi, nevis censties vēlāk novērst sekas.

Jā, es dzirdēju pietiekami daudz pasaku par šīm brīnumierīcēm, vācu savu statistiku 4 gadus, un beidzot viss sanāca. Protams, ierīces izjaukšana noteikti iezīmēs I, un droseles vai vatu pretestības klātbūtne liecinās par uzkrāšanos. Bet tas nenozīmē, ka vienu akumulatoru vajadzētu izlādēt, kamēr lādē otru, tas džeki ir pilnīgs absurds :)

Jo šo ierīču uzdevums ir izlīdzināt akumulatoru banku spriegumu, no kuriem 12 voltu akumulatoram ir 6, sārma akumulatoram 10 un attiecīgi 24 voltu akumulatoram divreiz vairāk utt.

Godīgi sakot, sākumā domāju, ka šī ierīce izlādē uzlādētu akumulatoru, bet, otrajā gadā apskatot rezultātus, atteicos no tā. Princips ir līdzīgs desulfatoram, taču algoritmi atšķiras. Kopumā nākotnē es to izrakšu un veiksim pilnu pārbaudi. Ierīci man neviens neiedeva un tā tika iegādāta par personīgajiem līdzekļiem un tas ir mans viedoklis. Vairāk informācijas, vairāk un precīzāki dati. Bet fakts ir tāds, ka tie vairs nesakrīt ar vairākuma viedokli - tas ir skaidrs.