Как се изчисляват настройките на зарядното устройство на батерията

За да изчислите параметрите на зарядното устройство за конкретна батерия, първо трябва да вземете предвид вида и параметрите на батерията, която ще зареждате с това устройство. Най-важните характеристики на акумулаторна батерия са: капацитет, напрежение при пълно зареждане, максимално допустим ток на заряд, както и диапазон от допустими работни температури.

В зависимост от това какъв тип батерия е, какъв тип материали използва - параметрите на зарядното устройство трябва да се избират индивидуално. Тук разглеждаме оловно-киселинните и литиево-йонните батерии, или по-скоро характеристиките на тяхното зареждане.

Истината е, че ако батерията винаги се зарежда правилно, в съответствие с оптималните стойности на напрежение и ток, тогава тя ще запази капацитета си за много цикли на заряд-разряд. Разбира се, при условие че той също се зауства, подлежи на ограничения, без претоварвания, без прегряване. И така, как да се изчислят параметрите на зарядното устройство за батерията?

Литиево-йонна батерия

Основната заредена частица, отговорна за образуването на ток в литиево-йонна батерия, е положително зареден литиев йон. Той е в състояние да проникне в кристалната решетка на материала на анода, например, във въглерод под формата на графит, а също така да образува соли или метални оксиди (например с манган, кобалт или с желязо и фосфор).

Поради точно такъв химичен състав, максималното крайно напрежение на заряд между електродите на литиево-йонна батерия не трябва да надвишава 4,2 волта, или по-добре - 4,1 волта, това ще удължи експлоатационния му живот и ще забави необратимите промени.

Необходимо е да заредите литиево-йонна батерия с напрежение 5 волта, за да не чакате безкрайно. В този случай оптималният заряден ток трябва да бъде от 50 до 100% от стойността на капацитета, тоест 2400mAh батерия ще се зарежда оптимално с ток от 2,4А до 1,2А.

За да се предотврати презареждането, висококачествените зарядни зареждат такива батерии на 2 етапа: на първия етап към електродите се подава 5 волта и зарядът преминава с максимално разрешения ток за известно време, докато прагът на напрежението се достигне в района на 4,1 волта, а след това започва вторият етап - с по-ниско ток, когато напрежението се доведе до крайните 4.1-4.2 волта.

Следователно мощността на зарядното устройство за литиево-йонна батерия (за 1 клетка) се изчислява по следния начин: умножете максималното напрежение по максималния ток, да речем 5V * 2.4A = 1.2W - за нашия пример.

Оловно киселинна батерия

Оловно-кисела батерия работи поради химически реакции на олово и оловен диоксид във воден разтвор на сярна киселина. Всяка класическа кола акумулатор е проектирана по този начин. По време на процеса на зареждане оловен сулфат се разлага на йони (отрицателно зареден SO4 и положително зареден Н), оловният диоксид се образува на катода, а чистият олово се образува на анода. При изпускане металното олово се окислява до оловен сулфат, оловният диоксид се намалява при катода, а оловото се окислява на анода.

Ако батерията се презареди (държи се при зареждане прекалено дълго), тогава оловният сулфат ще свърши, ще остане само водата и ще започне електролизата й: кислородът ще се отдели на анода, а водородът ще се генерира на катода (отрицателен електрод) - ще се види в течния електролит мехурчета.

Поради точно такъв химичен състав, напрежението на максималния заряд на една клетка от оловно-кисела батерия е 2,17 волта. В 12-волтова батерия има 6 такива серийно свързани секции, а в 6-волтова батерия има 3 серийно свързани секции.Следователно, максималното напрежение на заряд на 12-волтова батерия е 13,02 волта. За 6 волта - 6,51 волта.

По този начин зарядното устройство в процеса на зареждане трябва да подава постоянно напрежение на електродите на базата на най-малко 2,45 волта на клетка (така че зареждането да не върви безкрайно) - за 12 волта това е 14,7 волта, а за 6 волта се оказва 7, 35 волта. Първоначалният заряден ток оптимално се приема като 30% от капацитета.

В резултат на това максималната работна мощност на зарядното устройство трябва да се изчисли като максималното напрежение, умножено по максималния ток, да речем 14.7V * 30A = 441W - за оловно-кисела батерия с номинално напрежение 12 волта, капацитет 100Ah.