Como calcular as configurações do carregador de bateria

Para calcular os parâmetros do carregador para uma bateria específica, é necessário primeiro levar em consideração o tipo e os parâmetros da bateria que você irá carregar com este dispositivo. As características mais importantes de uma bateria recarregável são: capacidade, tensão de carga total, corrente máxima permitida de carga e uma faixa de temperaturas operacionais permitidas.

Dependendo do tipo de bateria, que tipo de material é usado - os parâmetros do carregador devem ser selecionados individualmente. Aqui, examinamos as baterias de chumbo-ácido e íon-lítio, ou melhor, os recursos de carregamento.

A verdade é que, se a bateria estiver sempre carregada corretamente, em conformidade com os valores ideais de tensão e corrente, ela manterá sua capacidade por muitos ciclos de descarga de carga. Obviamente, desde que também seja descarregado, sujeito a restrições, sem sobrecargas, sem superaquecimento. Então, como calcular os parâmetros do carregador para a bateria?

Bateria de iões de lítio

A principal partícula carregada responsável pela formação de corrente na bateria de íon de lítio, é um íon de lítio com carga positiva. É capaz de penetrar na estrutura cristalina do material no ânodo, por exemplo, em carbono na forma de grafite, e também formar sais ou óxidos metálicos (por exemplo, com manganês, cobalto ou ferro e fósforo).

Devido a essa composição química, a tensão máxima de carga final entre os eletrodos de uma bateria de íons de lítio não deve exceder 4,2 volts, ou melhor, 4,1 volts, isso prolongará sua vida útil e retardará alterações irreversíveis.

É necessário carregar uma bateria de íons de lítio com uma voltagem de 5 volts, para não esperar indefinidamente. Nesse caso, a corrente de carga ideal deve ser de 50 a 100% do valor da capacidade, ou seja, uma bateria de 2400mAh será carregada idealmente com uma corrente de 2,4A a 1,2A.

Para evitar sobrecargas, os carregadores de alta qualidade carregam essas baterias em 2 estágios: no primeiro estágio, 5 volts são fornecidos aos eletrodos e a carga segue com a corrente máxima permitida por um certo tempo até que uma tensão limiar de cerca de 4,1 volts seja atingida e então o segundo estágio começa - com um nível mais baixo corrente quando a tensão é levada para os 4,1-4,2 volts finais.

Portanto, a energia do carregador de uma bateria de íons de lítio (para 1 célula) é calculada da seguinte forma: multiplique a tensão máxima pela corrente máxima, digamos 5V * 2,4A = 1,2W - para nosso exemplo.

Bateria acidificada ao chumbo

A bateria de chumbo-ácido funciona devido a reações químicas de chumbo e dióxido de chumbo em uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Qualquer bateria de carro clássica é projetada dessa maneira. Durante a carga, o sulfato de chumbo se decompõe em íons (SO4 carregado negativamente e H carregado positivamente), o dióxido de chumbo é formado no cátodo e o chumbo puro é formado no ânodo. Em uma descarga, o chumbo metálico é oxidado em sulfato de chumbo, o dióxido de chumbo é reduzido no cátodo e o chumbo é oxidado no ânodo.

Se a bateria for recarregada (mantida a carga excessivamente longa), o sulfato de chumbo terminará, apenas a água permanecerá e sua eletrólise começará: o oxigênio será gerado no ânodo e o hidrogênio será gerado no cátodo (eletrodo negativo) - será visto no eletrólito líquido à medida que avançam. bolhas.

Devido a essa composição química, a voltagem da carga máxima de uma célula de uma bateria de chumbo-ácido é de 2,17 volts. Em uma bateria de 12 volts, existem 6 seções conectadas em série e, em uma bateria de 6 volts, há 3 seções conectadas em série.Portanto, a tensão máxima de carga de uma bateria de 12 volts é de 13,02 volts. Para 6 volts - 6,51 volts.

Assim, o carregador no processo de carregamento deve fornecer uma tensão constante aos eletrodos com base em pelo menos 2,45 volts por célula (para que o carregamento não continue indefinidamente) - para 12 volts, isso é 14,7 volts e, para 6 volts, resulta 7, 35 volts. A corrente de carga inicial é idealmente considerada como 30% da capacidade.

Como resultado, a potência operacional máxima do carregador deve ser calculada como a tensão máxima multiplicada pela corrente máxima, digamos 14,7V * 30A = 441W - para uma bateria de chumbo-ácido com tensão nominal de 12 volts, capacidade de 100Ah.