Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов

Метод CCCV и время зарядки

Свинцово-кислотный аккумулятор использует метод зарядки постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Регулируемый ток повышает напряжение на клеммах, пока не будет достигнут верхний предел напряжения зарядки, после чего ток падает из-за насыщения. Время зарядки составляет 12–16 часов и до 36–48 часов для больших стационарных аккумуляторов. Благодаря более высоким токам зарядки и многоступенчатым методам зарядки время можно сократить до 8–10 часов, однако без полной зарядки. Свинцово-кислотный аккумулятор является медленным и не может заряжаться так быстро, как другие аккумуляторные системы.

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM/GEL

Надежные свинцово-кислотные аккумуляторы для максимальной эффективности работы

Аккумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

Является идеальным выбором для применений, требующих надежного, долговечного и глубоко разрядного источника питания

Купить

Аккумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Благодаря технологиям электрохимии, этот аккумулятор выдерживает до 300 циклов разряда до 100%, что делает его отличным решением для автономных электрических систем

Купить

AGM аккумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Ач)

AGM VRLA батарея с высоким током разряда, специально разработанная для критических нагрузок в системах ИБП, телекоммуникациях и энергетике

Купить

Посмотреть больше

Три этапа зарядки

По методу CCCV свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются в три этапа: [1] заряд постоянным током, [2] дозаряд (насыщающий заряд) и [3] поддерживающий заряд. Заряд постоянным током обеспечивает основную часть заряда и занимает примерно половину необходимого времени; дозаряд продолжается с меньшим током и обеспечивает насыщение, а поддерживающий заряд компенсирует потери, вызванные саморазрядом.

Медленное завершение заряда

Во время зарядки постоянным током аккумулятор заряжается примерно до 70 процентов за 5–8 часов; остальные 30 процентов заполняются более медленным дозарядом, который длится еще 7–10 часов. Дозаряд важен для нормальной работы аккумулятора, и его можно сравнить с небольшим отдыхом после хорошего приема пищи. Если постоянно его не дозаряжать, аккумулятор в конечном итоге потеряет способность принимать полный заряд, а его производительность снизится из-за сульфатации. Поддерживающий заряд на третьем этапе поддерживает аккумулятор в состоянии полного заряда. Рисунок 1 иллюстрирует эти три этапа.

Рисунок 1: Этапы зарядки свинцово-кислотного аккумулятора

Регулирование напряжения и температура

Аккумулятор полностью заряжен, когда ток падает до установленного низкого уровня. Напряжение поддерживающего заряда уменьшается. Поддерживающий заряд компенсирует саморазряд, который наблюдается во всех аккумуляторах.

Переключение с 1-го этапа на 2-й происходит плавно, когда аккумулятор достигает установленного предела напряжения. Ток начинает падать, когда аккумулятор начинает насыщаться; полный заряд достигается, когда ток уменьшается до 3–5 процентов от номинального значения в Ач. Аккумулятор с высоким током утечки может никогда не достичь этого низкого тока насыщения, и таймер плато берет на себя работу, чтобы завершить заряд.

Зарядные устройства Victron Energy

Высококачественные зарядные устройства для долговечной службы и надежной работы

Зарядное устройство Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

Идеально подходит для использования в мастерских, а также для зарядки аккумуляторов автомобилей, мотоциклов, лодок и кемперов.

Купить

Зарядное устройство Blue Smart IP65 Charger 12/15

Благодаря классу защиты IP65, устройство устойчиво к пыли и воде, что делает его идеальным для использования в жестких условиях.

Купить

Зарядное устройство Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащено Bluetooth-интерфейсом для простого настройки и мониторинга через приложение VictronConnect. Высокая эффективность и надежность делают его идеальным решением для коммерческих, промышленных и морских применений.

Купить

Посмотреть больше

Правильная настройка предела напряжения заряда является критически важной и колеблется от 2,30 В до 2,45 В на элемент. Установка порога напряжения является компромиссом, и эксперты по аккумуляторам называют это «танцами на острие иглы». С одной стороны, аккумулятор нужно полностью зарядить, чтобы получить максимальную емкость и избежать сульфатации отрицательной пластины; с другой стороны, перенасыщение из-за отсутствия переключения на поддерживающий заряд приводит к коррозии решетки положительной пластины. Это также приводит к газообразованию и потере воды.

Температура изменяет напряжение, и это усложняет «танцы на острие иглы». Более теплая среда требует немного более низкого порога напряжения, а более холодная — более высокого значения. Зарядные устройства, подверженные колебаниям температуры, оснащены датчиками температуры для регулирования напряжения заряда для оптимальной эффективности заряда.

Температурный коэффициент заряда свинцово-кислотного элемента составляет –3 мВ/°C. Устанавливая 25°C (77°F) как среднюю точку, напряжение заряда следует уменьшать на 3 мВ на элемент для каждого градуса выше 25°C и увеличивать на 3 мВ на элемент для каждого градуса ниже 25°C. Если это невозможно, из соображений безопасности лучше выбрать более низкое напряжение. В таблице 2 сравниваются преимущества и ограничения различных настроек пикового напряжения.

Подзарядка и хранение

После полной зарядки до насыщения, аккумулятор не должен оставаться на максимальном напряжении более 48 часов и должен быть переведен на уровень поддерживающего напряжения. Это особенно важно для герметичных систем, поскольку они менее устойчивы к перезарядке, чем залитые системы. Зарядка сверх заданных пределов превращает избыточную энергию в тепло, и аккумулятор начинает выделять газ.

Рекомендуемое напряжение подзарядки для большинства залитых свинцово-кислотных аккумуляторов составляет от 2,25 В до 2,27 В/элемент. Большие стационарные аккумуляторы при температуре 25°C (77°F) обычно поддерживают напряжение 2,25 В/элемент. Производители рекомендуют снижать напряжение подзарядки, когда температура окружающей среды поднимается выше 29°C (85°F).

На рисунке 3 показан срок службы свинцово-кислотного аккумулятора, который поддерживается при напряжении плавающего разряда от 2,25 В до 2,30 В/элемент и температуре от 20°C до 25°C (от 60°F до 77°F). После 4 лет эксплуатации становятся заметными постоянные потери емкости, что пересекает линию 80 процентов. Эти потери больше, если аккумулятор требует периодических глубоких разрядов. Повышенный нагрев также сокращает срок службы аккумулятора.

Рисунок 3: Потеря емкости в режиме ожидания

Не все зарядные устройства имеют функцию поддерживающего заряда, и очень мало дорожных транспортных средств имеют такую функцию. Если ваше зарядное устройство остается на максимальном заряде и не падает ниже 2,30 В/элемент, отключите его от зарядного устройства после 48 часов зарядки. Заряжайте каждые 6 месяцев во время хранения; AGM — каждые 6–12 месяцев.

Эти описанные настройки напряжения применяются к залитым элементам и аккумуляторам с предохранительным клапаном давления около 34 кПа (5 фунтов на квадратный дюйм). Цилиндрические герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, такие как элемент Hawker Cyclon, требуют более высоких настроек напряжения, а предельные значения должны соответствовать спецификациям производителя. Несоблюдение рекомендуемого напряжения приведет к постепенному снижению емкости из-за сульфатации. Элемент Hawker Cyclon имеет настройку предохранительного клапана давления 345 кПа (50 фунтов на квадратный дюйм). Это позволяет определенной рекомбинации газов, образующихся во время зарядки.

Стареющие аккумуляторы создают трудности при установке напряжения поддерживающего заряда, поскольку каждый элемент имеет свое уникальное состояние. Соединенные в цепь, все элементы получают одинаковый ток заряда, и контролировать напряжение отдельных элементов, когда каждый из них достигает полной емкости, практически невозможно. Слабые элементы могут перезаряжаться, тогда как сильные элементы остаются в состоянии истощения. Ток поддерживающего заряда, который слишком высок для угасающего элемента, может привести к сульфатации сильного соседа из-за недозаряда. Доступны устройства для балансировки элементов, которые компенсируют разницу в напряжении, вызванную дисбалансом элементов.

Пульсации напряжения также создают проблемы с большими стационарными аккумуляторами. Пик напряжения представляет собой перезаряд, вызывающий выделение водорода, тогда как впадина вызывает кратковременный разряд, что создает состояние голодания, приводящее к истощению электролита. Производители ограничивают пульсации напряжения заряда до 5 процентов.

Многое было сказано об импульсной зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов для уменьшения сульфатации. Результаты неоднозначны, и производители, а также сервисные техники разделились во мнениях относительно ее преимуществ. Если бы можно было измерить сульфатацию и применить правильное количество импульсов, то средство могло бы быть полезным; однако, применение лекарства без знания основных побочных эффектов может быть вредным для аккумулятора.

Большинство стационарных аккумуляторов работают в режиме подзарядки, и это работает достаточно хорошо. Другой метод — это гистерезисный заряд, который отключает ток подзарядки, когда аккумулятор переходит в режим ожидания. Аккумулятор, по сути, хранится и «задействуется» лишь время от времени для применения подзарядки для пополнения потерянной энергии из-за саморазряда или когда применяется нагрузка. Этот режим хорошо работает для установок, которые не потребляют нагрузку в режиме ожидания.

Батарейные мониторы

Отслеживай основные показатели аккумуляторов и будь в курсе состояния твоего АКБ

Батарейный монитор Victron BMV-700

Монитор подходит для AGM, GEL, а также литиевых батарей LiFePO4, и измеряет напряжение, ток, потреблённую ёмкость, время до разряда, а также может опционально отображать температуру батареи.

Купить

Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A

Это интеллектуальный шунт с функциями полноценного батарейного монитора, который подключается к вашему смартфону или GX-устройству через встроенный Bluetooth или VE.Direct порт.

Купить

Батарейный монитор Victron SmartShunt 500A IP65

Улучшенная версия популярного SmartShunt, разработанная для использования во влажных, пыльных или морских условиях, с полной защитой корпуса по стандарту IP65.

Купить

Посмотреть больше

Свинцово-кислотные аккумуляторы всегда должны храниться в заряженном состоянии. Подзарядку следует проводить каждые 6 месяцев, чтобы предотвратить падение напряжения ниже 2,05 В/элемент и сульфатацию аккумулятора. С AGM эти требования можно ослабить.

Измерение напряжения холостого хода (НХХ) во время хранения обеспечивает надежную индикацию состояния заряда аккумулятора. Напряжение элемента 2,10 В при комнатной температуре показывает заряд примерно на 90 процентов. Такой аккумулятор находится в хорошем состоянии и требует лишь кратковременного полного заряда перед использованием.

Обратите внимание на температуру хранения при измерении напряжения холостого хода. Холодный аккумулятор немного снижает напряжение, а теплый – повышает. Использование OCV для оценки состояния заряда лучше всего работает, когда аккумулятор простоял несколько часов, поскольку заряд или разряд возбуждает аккумулятор и искажает напряжение.

Некоторые покупатели не принимают новые аккумуляторы, если напряжение заряда (OCV) во время входного контроля ниже 2,10 В на элемент. Низкое напряжение свидетельствует о частичном заряде из-за длительного хранения или высокого саморазряда, вызванного микрокоротким замыканием. Пользователи аккумуляторов обнаружили, что аккумуляторы, поступающие с напряжением ниже указанного, имеют более высокий процент отказов, чем аккумуляторы с более высоким напряжением. Хотя собственное обслуживание часто может обеспечить полную производительность таких аккумуляторов, необходимое время и оборудование увеличивают эксплуатационные расходы. (Обратите внимание, что порог приемлемости 2,10 В/элемент применяется не ко всем типам свинцово-кислотных аккумуляторов одинаково.)

При правильной температуре и достаточном токе заряда свинцово-кислотный аккумулятор обеспечивает высокий уровень заряда эффективно. Исключением является зарядка при температуре 40°C (104°F) и низком токе, как показано на рисунке 4. Что касается высокой эффективности, свинцово-кислотный аккумулятор имеет это замечательное свойство, подобное литий-ионному, которое ближе к 99%.

Рисунок 4: Эффективность зарядки свинцово-кислотного аккумулятора

Спор о быстрой зарядке

Производители рекомендуют скорость заряда C на уровне 0,3C, но свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать с более высокой скоростью до 80% состояния заряда (SoC) без образования кислородных и водяных барьеров. Кислород генерируется только тогда, когда аккумулятор перезаряжен. Трехэтапное зарядное устройство CCCV предотвращает это, ограничивая напряжение заряда до 2,40 В/элемент (14,40 В с 6 элементами), а затем снижая его до поддерживающего заряда примерно 2,30 В/элемент (13,8 В с 6 элементами) при полном заряде. Это напряжение ниже напряжения выделения газов.

Тесты показывают, что теплый свинцово-кислотный аккумулятор можно заряжать до 1,5C, если ток умеренный до полного заряда, когда напряжение аккумулятора достигает примерно 2,3 В/элемент (14,0 В с 6 элементами). Самый высокий уровень зарядки наблюдается при низком уровне заряда (SoC) и уменьшается по мере его заполнения. Состояние аккумулятора и температура также играют важную роль во время быстрой зарядки. Убедитесь, что аккумулятор не «кипит» и не нагревается во время зарядки. Следите за аккумулятором во время зарядки выше рекомендованного производителем значения C-rate.

Долив воды

Долив воды – самый важный шаг в обслуживании залитого свинцово-кислотного аккумулятора; требование, которым слишком часто пренебрегают. Частота долива зависит от использования, метода зарядки и рабочей температуры. Чрезмерная зарядка также приводит к потреблению воды.

Новый аккумулятор следует проверять каждые несколько недель, чтобы оценить потребность в увлажнении. Это гарантирует, что верхняя часть пластин никогда не будет оголена. Оголенная пластина подвергается необратимым повреждениям из-за окисления, что приведет к снижению емкости и более низкой производительности.

Если уровень электролита низкий, немедленно заполните аккумулятор дистиллированной или деионизированной водой. В некоторых регионах может быть приемлемой водопроводная вода. Не заполняйте аккумулятор до нужного уровня перед зарядкой, так как это может привести к переполнению во время зарядки. Всегда доливайте электролит до нужного уровня после зарядки. Никогда не добавляйте электролит, так как это нарушит удельную плотность и будет способствовать коррозии. Системы полива устраняют низкий уровень электролита, автоматически добавляя нужное количество воды.