Как зарядить литий ионный аккумулятор 12 вольт

14

как заряжать литиевый аккумулятор для мотоцикла 12 вольт

Аккумулятор это необходимые элемент для любого транспортного средства, будь это автомобиль или мотоцикл. Обойтись без него нельзя, поскольку двигатель просто не заведется. Если с автомобильным аккумулятором все боле менее понятно, то выбрать батарею для мототехнике не так то просто.

Какие бывают аккумуляторы для мотоцикла

На рынке можно встретить самые разные модели, причем АКБ может быть нескольких видов:

Каждый из этих агрегатов устроен по-своему, тем не менее принцип работы у всех схожий. Кроме того, у каждой батареи имеются свои сильные и слабые стороны. Рассмотрим каждый тип чуть более подробно.

Кислотные

Это стандартные мотобатареи, внутри которой залит жидкий кислотный электролит. Они отличаются невысокой стоимость и средней степенью надежности. Батарея способна исправно проработать от 3 до 5 лет.

Данная разновидность аккумуляторов для мотоцикла отличается от автомобильных аналогов тем, что поступают в продажу в сухозаряженном состоянии. Жидкий электролит обычно включен в комплект поставки.

В качестве электролита используется кислота, которая со временем испаряется. И ее пары как раз отрицательным образом воздействуют на провода и разъемы. К тому же страдает и сама рама, включая заднюю рессору. Иными словами, таким батареям присуще те же самые недостатки, которые есть у автомобильных аккумуляторов.

Обслуживания

Владельцу мотоцикла необходимо регулярно следить за уровнем электролита во всех банках и при необходимости доливать содержимое емкостей АКБ (если это обслуживаемая модель). Заряжать батарею следует только по мере необходимости, избегая глубокого разряда и перезаряда.

Выполнение этих мероприятий удасться продлить срок службы аккумуляторной батареи и это позволит избежать сульфатацию пластин.

AGM

AGM аккумуляторы

Этот вариант стоит существенно дороже предыдущего аналога, но вместе с этим такие батареи более надежны. К тому же они обладают более высокими и стабильными характеристиками. Полностью аббревиатура AGM расшифровывается, как Absorbent Glass Mat. Чаще всего их можно встретить среди мотоциклов брендов Kawasaki, Yamaha, Delta.

В этих батареях электролит находится в твердом состоянии, что существенно отличает их от кислотных аналогов.

Аккумуляторные батареи типа AGM включают в себя следующее:

AGM аккумуляторы полностью изолированы и герметичны. Соответственно образующиеся газы в процессе работы не покидают отсеки и повторно используются для формирования напряжения и тока.

Totachi

Плюсы и минусы

При этом преимуществ гораздо больше, чем недостатков, поэтому и начнем с приятного. Поскольку электролит находится в твердом состоянии, соответственно выкипеть он не сможет. Это исключает необходимость в его доливке. Кроме того, в силу этой же причины он не сможет и замерзнуть. Вдобавок такие аккумуляторы обеспечивают высокий показатель тока, а глубокий разряд им не страшен.

Что до минусов, то AGM батарея чувствительна к скачкам напряжения бортовой сети. Поэтому необходимо использовать только качественное и надежное зарядное устройство.

Обслуживание

Срок службы аккумуляторов может составить от 5 до 10 лет. Причем они могут использоваться не только на мотоциклах, но и скутерах, мопедах, квадроциклах, снегохода и водной технике. По части обслуживания таких забот как с кислотными батареями нет, в силу высокой герметичности корпуса. Разве что регулярно очищать его от грязи и пыли. Также следует следить за состоянием клемм.

Гелевые аккумуляторы

Среды перечисленных выше разновидностей данная категория является самой дорогой, но одновременно и наиболее совершенной. Электролит здесь представляет собой гелеобразную субстанцию, что достигается за счет добавления оксида кремния. В результате он не замерзает и не испаряется. И даже если повредить корпус вещество останется внутри.

GEL

Срок службы составляет от 600 до 800 циклов заряда-разряда, что приравнивается к 10-12 годам.

Обслуживание

Какого-либо особенного обслуживания эти аккумуляторы не требуют. Однако время от времени необходимо очищать корпус от пыли и грязи, а также следить за тем, чтобы не было окисления клемм. На этом собственно и все.

Плюсы и минусы

Среди явных полюсов можно упомянуть отсутствие полноценного обслуживания, поскольку в этом нет необходимости. Такие аккумуляторы более безопасны при эксплуатации и надежнее прочих аналогов, за исключением AGM батарей, так как они немного схожи по устройству.

Без минусов тоже не обходится и прежде всего – это высокая стоимость. Она может быть в несколько раз превышать цены на свинцово-кислотные аналоги. Но опять-таки это обусловлено новизной, долговечностью и надежностью.

Кроме этого, такие устройства отличаются повышенными требованиями к процедуре зарядки, а также плохо переносят перепады напряжения и тока. Поэтому желательно брать зарядное устройство, оснащенное регулировкой величины тока.

Литиевые аккумуляторы для мотоцикла

Аккумуляторы Li Ion появились не так давно, но обладают куда большими преимуществами. Вес их очень мал в сравнении со всеми прочими аналогами. Заряжаются они намного быстрее, а срок службы можно приравнять к 2 тысячам циклов заряда-разряда. К тому же вреда от этих АКБ для окружающей среды нет. Вдобавок такие батареи не требуют какого-либо обслуживания.

Как правильно подобрать аккумулятор для мотоцикла

Выбирая аккумулятор для своего мотоцикла необходимо принимать во внимание рад важных факторов. Емкость мото аккумуляторов находится в диапазоне от 2,3 до 30 А*ч.

Важные параметры, о которых нужно помнить:

Мало лишь купить батарею для мотоцикла, необходимо регулярно проверять напряжение на ее клеммах вольтметром либо мультиметром. Нормальные параметры это от 12,6 до 12,9 Вольт для АКБ с номиналом 12 В (под нагрузкой значения могут быть чуть меньше).

Внимание! При значениях менее 11 вольт уже можно бить тревогу – аккумулятор требует срочной зарядки. Если же напряжение менее 12 вольт без нагрузки, то аккумулятор следует зарядить.

На какие бренды стоит обратить внимание

Каким же производителям следует отдать предпочтение? Среди фирм, которым можно доверять, это следующие марки:

Это лишь малая часть аккумуляторов для мотоциклов, которые можно встретить на рынке. К тому же у многих компаний, производящие автомобильные батареи, имеют в своем ассортименте и АКБ для мототехники.

Как заряжать аккумуляторы для мотоцикла

Перед зарядкой аккумулятора стоит предварительно зарисовать схему его подключения и только потом снимать его с мотоцикла. Внеся его в дом (квартиру) нужно выждать какое-то время, чтобы он согрелся до комнатной температуры. При этом нужно выбрать место, где нет поблизости открытых источников огня. После этого можно подключить зарядное устройство, соблюдая полярность.

В отношении кислотных аккумуляторов сила тока заряда должна составлять 10% от емкости. Процесс длиться пока напряжение не будет равно 14,4 В. Визуально это можно заметить по образующимся пузырькам газа на поверхности электролита. В этот момент нужно понизить силу тока и оставить АКБ заряжаться еще на два часа.

Гелевые аккумуляторы либо батареи AGM заряжается практически также. Сила тока также составляет 10% от емкости. При этом входное напряжение не должно превышать пороговые показатели, которые для многих АКБ равны 14,2-14,4 В. Более точные данные содержатся в инструкции к каждой батарее. Только здесь уже не требуется понижать силу тока, нужно просто дождаться окончания процесса. Обычно на это уходит около 10 часов.

Расскажите нам в комментариях, какими аккумуляторами для мотоцикла Вы пользуетесь и чем они вам нравятся или не нравятся. Это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Как заряжать литиевые аккумуляторы

Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ?

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Как зарядить литиевый аккумулятор 12 вольт

Каждый литиевый аккумулятор представляет герметичное изделие цилиндрической, призматической формы, для Li-pol в мягкой упаковке. Все они имеют напряжение 3,6- 4,2 В и разную емкость, измеряемую в мА/ч. Если собрать последовательно 3 банки получится батарея с напряжением на клеммах 10,8 — 12,6 В. Емкость при последовательной зарядке, измеряется по самому слабому литиевому аккумулятору в связке.

Как правильно заряжать литиевый аккумулятор 18650 или Pol на 12 вольт, нужно знать. Для возвращения прибору емкости необходимо использовать ЗУ с контроллером. Важно иметь в сборке РСМ для каждой банки, защиту от недо- и перезаряда. Другая схема незащищенных литиево-ионных аккумуляторов – установка РСВ – управляющей платы, лучше с балансирами, для равномерной зарядки банок.

На зарядном устройстве необходимо задать напряжение, под которым работает батарея, 12,6 В. На приборной доске устанавливается количество банок и ток зарядки, равный 0,2- 0,5 С.

Как заряжать, предлагаем посмотреть видео, способ зарядки для 2, 3 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Используется бюджетное зарядное устройство.

Варианты зарядки литий-ионных литиево-полимерных аккумуляторов:

Специалисты советуют использовать для зарядки литиевых аккумуляторов штатное зарядное, остальные – только в форс-мажорных обстоятельствах. Однако, как зарядить литиевый аккумулятор без штатного зарядного устройства, нужно знать.

Как заряжать литиевые аккумуляторы шуруповерта

Шуруповерт на литиевых аккумуляторах почти всегда апгрейд. Если с Ni-Cd элементами были одни требования к зарядке, теперь они стали противоположными. В первую очередь нужно приобрести или собрать зарядник, именно для энергоемких литиевых аккумуляторов шуруповерта с форм фактором 18650. Схема зарядки применяется из двух этапов CC/CV.

Зарядка литиевого аккумулятора шуруповерта оптимальна, когда остается 20-50 % емкости – одна палочка на индикаторе. Чем чаще заряжать, тем стабильнее напряжение на клеммах и длиннее жизнь источника энергии. Чем ровнее напряжение на клеммах, тем больше циклов выдержит литиевый аккумулятор шуруповерта.

Как заряжать литиевый аккумулятор шуруповерта зарядным устройством, зависит от схемы сбора батареи из банок. В любом случае, напряжение на ЗУ должно быть равно заявленному для прибора, а сила тока 0,5 С на первом этапе. На втором, напряжение клеммное стабильно, а сила тока падает, вплоть до окончания процесса.

Сколько заряжать литиевый аккумулятор

Время зарядки аккумуляторов определяется процессом восстановления емкости. Различают полный и частичный заряд.

Емкость измеряется в ампер-часах. Это значит, если подать заряд, численно равный емкости, то за час на клеммах создастся нужное напряжение, а запас энергии будет 70-80 %. Если емкость измеряется в единицах С, при быстрой зарядке следует подавать ток 1С-2С. Время быстрой зарядки около часа.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка «Кулон».

Как заряжать мото аккумулятор правильно?

Владельцы мотоциклов регулярно сталкиваются с необходимостью подзарядки АКБ. При правильной зарядке мото аккумулятора, процедура не оказывает негативного влияния на батарею, а наоборот позволяет комфортно эксплуатировать транспортное средство на протяжении длительного срока.

В этой статье мы собрали самые распространенные вопросы на тему «как заряжать мото аккумулятор».

Что выводит АКБ из строя?

Если мотоцикл регулярно обслуживать, подзаряжать батарею в медленном режиме и следить за нормальным состояние узлов, устройство служит долго и не требует частой подзарядки, но на практике не всегда удается соблюдать эти правила.

Вот перечень факторов, которые максимально негативно складываются на износостойкости АКБ байка:

Если следить за своевременной и правильной подзарядкой, не допускать перегрева корпуса и использования в экстремально низких температурах блок питания мотоцикла может прослужить долго.

Тестирование состояния АКБ мотоцикла

Чтобы не упустить момент, следует постоянно проверять уровень заряда при помощи специального прибора – вольтметра.

Типы АКБ для байков

Ответ на вопрос «какой из аккумуляторов выбрать на мото», зависит от технических параметров и конфигурации, которые определил для каждой модели производитель:

Варианты зарядных для мото аккумуляторов

Для каждого вида стоит выбирать родные или предназначенные производителем для конкретной модели зарядки: автоматические или неавтоматические ЗУ. Второй вариант дешевле первого, но главное преимущество первого – процесс не требует постоянного контроля: подключил к сети, устройство само задало нужный уровень тока и поддерживает его на протяжении всего времени. С не автоматическим вариантом необходимо постоянно контролировать состояние электролита при помощи мультиметра или визуально, открутив пробки.

Можно ли заряжать мото аккумулятор автомобильной зарядкой?

Гелевый АКБ для мототехники – нет. Прибегнуть к такому способу стоит только в крайнем случае и очень аккуратно. Поскольку мощность автомобильного блока питания значительно выше АКБ байка, автомобильное ЗУ подает более мощный ток, что может вывести из строя мотоциклетный источник питания. Лучше всего выбирать родное устройство в специализированных магазинах, чтобы не рисковать, но если ситуация экстренная, можно зарядить мото аккумулятор автомобильным зарядным устройством.

Как зарядить мото аккумулятор автомобильной зарядкой

Процесс заряда возможен только если на автомобильном ЗУ есть регулятор силы тока, чтобы можно было выставить интенсивность подаваемого тока на уровень 10% емкости батареи мотоцикла. Бездумное и бесконтрольное использование непригодной автомобильной зарядки для мототехники выведет из строя блок питания.

Общие правила подзарядки АКБ байка на 12 Вольт

Сейчас расскажем последовательность действий как заряжать мото аккумулятор зарядным устройством:

Зарядка необслуживаемого блока

Необслуживаемые АКБ, в которые нет возможности доливать воду подзаряжаются исключительно автоматическими ЗУ. Если нужно зарядить такой блок питания неавтоматическим вариантом, подключите провода к клеммам герметичной батареи, соблюдайте полярность, включите в розетку.

Около 12 часов – столько придется заряжать мото аккумулятор.

Заряжаем кислотный мото аккумулятор правильно

Для подзарядки такого типа стоит также установить силу тока на уровне 10% до показателя 14,4 или рассчитайте по формуле: число банок * 2,4. При нужном уровне поверхность кислоты начинает пузыриться, как только вы заметили данный процесс, силу тока надо снизить вдвое и продлить процесс еще на 2 часа.

Как заряжать гелевый мото аккумулятор

Здесь также потребуются пропорции 1:10, поступающее в процессе напряжение не должно превышать – 14,2 – 14,4 В. или порогового значения. На втором этапе можно не снижать подачу тока, она снизится автоматически до полного заряда, примерно 10-11 часов.

Как зарядить мото аккумулятор быстро

Ускоренная подзарядка может сократить срок службы источника питания и привести к сульфатации пластин, поэтому в производители оборудования для мотоциклов не рекомендуют прибегать к искусственному сокращению сроков заряда накопителя. Для ускоренной зарядки используются высокие параметры тока, если использовать их постоянно, батарея уже не сможет зарядиться полностью при помощи генератора. До начала посмотрите на корпусе и в инструкции, поддерживает ли блок режим ускоренной зарядки.

Как заряжать AGM мото аккумуляторы

Для такого типа эффективна методика трехступенчатой подзарядки.

Если приходится слишком часто ставить АКБ байка на подзарядку, это не всегда означает, что элемент питания пора заменить, иногда слишком много заряда тратится на галогенную штатную оптику и дополнительные осветительные приборы. Если потребность в освещении для легковесного транспорта высокая, обратите внимание на альтернативу стандартной мото оптике – светодиодные фары головного и дополнительного света для мотоцикла от Wesem-Light: не нагреваются, не создают нагрузку на проводку, не ведут к перерасходу топлива и быстрой разрядке блока питания, при этом обеспечивают яркий интенсивный световой поток.

Литиевый аккумулятор для мотоцикла Эндуро

Привет мотоциклисты и все кому интересна данная тема 😎.
Решил выложить свою версию самодельного литевого аккумулятора на мотоцикл.
Такой аккумулятор поменяет под собой несколько мотоциклов, и не откажет даже в лёгкий мороз.
Разделю литиевые на 3 группы :
1.li-on — литий онные, 800 циклов зарядов, боятся холода особенно ниже 0 °.горят. 3.7вольт среднее напряжение.
2.lifepo4- литий железо фосфат, 2000 циклов заряда, работают до — 20°.не горят. 3.2в.
3.lto — литий титанат, 40000 циклов, работают до — 30°.не горят. 2.6в.

ВЫБРАЛ lto литий титанат аккумуляторы. Заказывал на Tao bao б/у аккумуляторы по 3 Ампера.
t-b.ru.com/catalog/produc…046/?cid=all#.XBJD0Sb9U0M
С доставкой вышло примерно 2100₽ на человека. Можно на Алиэкспресс, но там непонятно новые ли они и стоят в два раза дороже 5000₽.

На один аккумулятор нужно 5-6 банок, заказывали по 5 банок 10 человек сразу на несколько мотоциклов. 50 шт.
5*2.6в=13в
Вес около 800грамм готовый аккумулятор.

Лто аккумулятор может отдавать ток 20С, то есть 20 кратный. 3А*20=60Ампер. Заряжать тоже можно быстро до 20С, но лучше 5С, так аккумулятор дольше живёт.

К сожалению банок со шпильками сейчас уже нет в продаже, но можно заказать такой блок из 5 банок, и немного переделав получить отличный литиевый аккумулятор.

Эта ссылка на таобао. Отправляете ссылку посреднику с Китая чтобы выкупил и отправил вам. выходит меньше 2000руб.

Литиевый аккумулятор 12 вольт как зарядить

Изобретения и использование инструмента с источниками автономного питания стало одним из визитных карточек нашего времени. Разрабатывается и внедряются всё новые активные компоненты, улучшающие работу батарейных сборок. К сожалению аккумуляторы не могут работать без подзарядки. И если на устройствах, имеющих постоянный доступ электросети вопрос решается встроенными источниками, то для мощных источников питания, например, шуруповерта, необходимо отдельные зарядные устройства для литиевых аккумуляторов с учетом особенности различных типов аккумуляторов.

Последние годы всё активнее используются изделия на литий-ионном активном компоненте. И это вполне понятно, так — как эти источники питания зарекомендовали себя с очень хорошей стороны:

• у них отсутствует эффект памяти;
• практически полностью ликвидирован саморазряд;
• могут работать при минусовых температурах;
• хорошо удерживают разряд.
• количество доведен до 700 циклов.

Но, каждый тип батарей имеет свои особенности. Так, литий — ионный компонент требует конструкцию элементарных батареек с напряжением 3, 6В, что требует некоторые индивидуальные особенности для подобных изделий.

Особенности восстановления

При всех достоинствах литий-ионных аккумуляторах у них есть свои недостатки — это возможность внутреннего замыкания элементов при перенапряжении зарядки из — за активные кристаллизации лития в активном компоненте. Также имеется ограничение по минимальному значению напряжения, которое приводит к невозможности приема электронов активным компонентом. Чтобы исключить последствия, батарея оснащается внутренними контроллером, которое разрывает цепь элементов с нагрузкой при достижении критических значений. Хранятся такие элементы лучше всего при зарядке 50 % при +5 — 15° С. Еще одно из особенностей литий-ионных аккумуляторов является то, что время эксплуатации батарейки зависит от времени ее изготовления, вне зависимости от того была ли она в эксплуатации или нет, или другими словами подвержена «эффекту старения», который ограничивает сроком эксплуатации — пять лет.

Зарядка литий — ионных аккумуляторов

Простейшее устройство зарядки одного элемента

Для того чтобы понять более сложные схемы зарядки литий — ионных аккумуляторов, рассмотрим простое зарядное устройство для литиевых аккумуляторов, точнее для одной батарейки.

Основа схемы оставляет управление: микросхема TL 431 (выполняет роль регулируемого стабилитрона) и одном транзисторе обратной проводимости.
Как видно из схемы управляющий электрод TL431 включен в базу транзистора. Настройка аппарата сводится к следующему: нужно на выходе устройства установить напряжение 4,2В — это устанавливается регулировкой стабилитрона подключением на первую ножку сопротивления R4 — R3 номиналом 2,2 кОм и 3 кОм. Эта цепочка отвечает за регулировку выходного напряжения, регулировка напряжения устанавливается только один раз и является стабильной.

Далее регулируется ток заряда, регулировка производится сопротивлением R1 (на схеме номиналом 3Ом) в случае, если эмиттер транзистора будет включён без сопротивления, тогда входное напряжение будет и на клеммах зарядки, то есть — это 5В, что может не соответствовать требованиям.

Так же, в этом случае не будет светиться светодиод, а он сигнализирует об протекании процесса насыщения током. Резистор может быт номиналом от 3 до 8 Ом.
Для быстрой подстройки напряжение на нагрузке, сопротивление R3 можно установить регулируемое (потенциометр). Напряжение настраивается без нагрузки, то есть, без сопротивления элемента, номиналом 4, 2 — 4,5В. После достижения необходимого значения достаточно замерить величину сопротивление переменного резистора и поставить основную деталь нужного номинала вместо него. Если нет необходимого номинала его можно собрать из нескольких штук параллельным или последовательным соединением.

Сопротивление R4 предназначено для открывания базы транзистора, его номинал должен быть 220Ом.При увеличении заряда аккумулятора напряжение будет повышаться, управляющий электрод базы транзистора будет увеличивать переходное сопротивление эмиттер — коллектор, уменьшая ток зарядки.

Транзистор можно использовать КТ819, КТ817 или КТ815, но тогда придется ставить радиатор для охлаждения. Также радиатор будет необходим если токи будут превышать 1000мА. В общем, эта классическая схема простейшая зарядки.

Усовершенствование зарядного устройства для литиевых li — ion аккумуляторов

Когда появляется необходимость зарядить литий ионных батарей, соединенных из нескольких спаянных элементарных ячеек, то лучше всего заряжать ячейки отдельно с применением контрольной схемы, которая будет следить за зарядкой индивидуально каждой отдельной батарейкой. Без этой схемы значительное отклонение характеристик одного элемента в последовательно спаянной батареи приведет к неисправности все аккумуляторы, а сам блок будет даже опасным по причине его возможного перегрева или даже воспламенения.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 12 вольт. Устройство балансира

Термин балансировка в электротехнике означает режим зарядки, который производит контроль за каждым отдельным элементом, участвующим в процессе, не допуская увеличения или снижения напряжения менее необходимого уровня. Необходимость подобных решений вытекает из особенностей сборок с li — ion. Если из за внутренней конструкции один из элементов зарядиться быстрее остальных, что очень опасно для состояния остальных элементов, и как следствие всей батареи. Схемное решение балансира выполнена таким образом, что элементы схемы берут на себя избыток энергии, тем самым регулируя процесс зарядки отдельной ячейки.

Если сравнивать принципы зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, то они имеют отличия от литий-ионного, прежде всего у Ca — Ni окончание процесса свидетельствует повышение напряжения полярных электродов и уменьшение тока до 0, 01мА. Также перед зарядкой этот источник должен быть разряжен не менее 30% от первоначальной емкости, если не выдержать это условия в батарее возникает «эффект памяти», который снижает емкость батареи.

С Li-Ion активным компонентом все наоборот. Полная разрядка этих элементов может привести к необратимым последствиям и резко понизить способность заряжаться. Нередко некачественные контроллеры могут не обеспечить контроль за уровнем разрядки батареи, что может привести неисправности всей сборки из-за одной ячейки.

Выходом из ситуации может стать применение выше рассмотренной схемы на регулируемом стабилитроне TL431. Нагрузку 1000 мА или больше может обеспечить установка более мощным транзистором. Такие ячейки подключается к непосредственно к каждой ячейке предохранит от неправильной зарядки.

Выбирать транзистор следует от мощности. Мощность подсчитывается по формуле P = U*I, где U — напряжение, I – зарядный ток.

Например, при токовой зарядки 0,45 А транзистор должен иметь рассеиваемую мощность не менее 3,65 В*0,45А = 1,8 Вт. а это для внутренних переходов большая токовая нагрузка , поэтому выходные транзисторы лучше установить в радиаторы.

Ниже приведен примерный расчет величины резисторов R1 и R2 на различное напряжение заряда:

22,1к + 33к => 4,16 В

15,1к + 22к => 4,20 В

47,1к + 68к => 4,22 В

27,1к + 39к => 4,23 В

39,1к + 56к => 4,24 В

33к + 47к => 4,25 В

Сопротивление R3 – нагрузка на базе транзистора. Его сопротивление может быть 471Ом — 1, 1 кОм.

Но, при реализации этих схемных решений, возникла проблема, как заряжать отдельную ячейку в аккумуляторном блоке? И такое решение нашлось. Если посмотреть на контакты на зарядной ножке, то на выпускаемых в последнее время корпусах с литий-ионными батареями находится такое количество контактов, сколько отдельных ячеек в батарее, естественно, на зарядном устройстве каждый такой элемент подключается отдельный схеме контроллера.

По стоимости подобное зарядное изделие несколько дороже чем линейное устройство с двумя контактами, но это стоит того, особенно если учесть, что сборки с высококачественными литий-ионными компонентами с доходят да половины стоимости самого изделия.

Импульсное зарядное устройство для литиевых li — ion аккумуляторов

Последнее время многие ведущие — фирмы производители ручного инструмента с автономным питанием, широко рекламирует быстро зарядные устройства. Для этих целей были разработаны импульсные преобразователи на основе широтно-импульсно модулированных сигналов (ШИМ) для восстановления блоков питания шуруповертов на основе ШИМ генератора на микросхеме UC3842 собран обратноходовой AS — DS преобразователь c нагрузкой на импульсный трансформатор.

Далее будет рассмотрена работа схема наиболее распространённых источника ( см прилагаемую схему) : сетевое напряжение 220В поступает на диодную сборку D1- D4, для этих целей используются любые диоды мощностью до 2A. Сглаживание пульсаций происходит на конденсаторе C1, где концентрируется напряжение порядка 300В. Это напряжение является питанием для импульсного генератора с трансформатором T1 на выходе.

Первоначальное питание для запуска интегральная микросхемы A1 поступает через резистор R1, после чего включается генератор импульсов микросхемы, которая выдает их на вывод 6. Далее импульсы подаются на затвор мощного полевого транзистора VT1 открывая его. Стоковая цепь транзистора подает питание к первичной обмотке импульсного трансформатора Т1. После чего включатся в работу трансформатор и начинается передача импульсов на вторичную обмотку. Импульсы вторичной обмотки 7 — 11 после выпрямления диодом VT6 используется для стабилизации работы микросхемы A1, которая в режиме полной генерации потребляют гораздо больший ток, чем получает по цепи от резистора R1.

В случае неисправности диодов Д6, источник переходит у режиму пульсации, поочередно запуская работу трансформатор и прекращая его, при этом слышен характерный пульсирующий «писк» посмотрим работу схемы в этом режиме.

Питание через R1 и конденсатор C4 запускают генератор микросхемы. После запуска, для нормальной работы требуется более повышенный ток. При неисправности Д6 дополнительного питания на микросхему не поступает, и генерация прекращается, затем процесс повторяется. Если диод Д6 исправен, сразу включает в работу импульсный трансформатор под полную нагрузку. При нормальном запуске генератора на обмотке 14- 18 появляется импульсный ток 12 — 14В (на холостом ходу 15В). После выпрямления диодом V7 и сглаживания импульсов конденсатором C7 и импульсный ток поступает на зажимы батареи.

Ток 100 мА, не вредит активному компоненту, но повышает время восстановления в 3-4 раза, снижая ее время от 30 мин до1 часа. (источник — журнал интернет издание Радиоконструктор 03-2013)

Быстрозарядное устройство G4-1H RYOBI ONE+ BCL14181H

Импульсное устройство для литиевых аккумуляторов 18 вольт производства немецкой компании Ryobi, производитель народная республика Китай. Импульсное устройство подходит для литий-ионных , никель кадмиевых 18В. Рассчитана на нормальную эксплуатацию при температуре от 0 до 50 С. Схемное решение обеспечивает два режима питания по напряжению и стабилизации по току. Импульсная подача тока обеспечивает оптимальную подпитку каждой отдельной батарейки.

Устройство выполнено в оригинальном корпусе из ударопрочной пластмассы. Применено принудительное охлаждение от встроенного вентилятора, с автоматическим включением при достижении 40° С .

• Минимальное время заряда 18В при 1,5 А /ч — 60 минут, вес 0,9 кг, габариты: 210 x 86 x 174 мм. Индикация процесса зарядки подсвечивается синим светодиодом, по окончании загорается красный. Имеется диагностика неисправности, которая загорается при неисправности сборки отдельной подсветкой на корпусе.
• Питание однофазное 50Гц. 220В. Длина сетевого провода 1,5 метра.

Ремонт зарядной станции

Если случилось так, что изделие перестало выполнять свои функции, лучше всего обратиться в специализированные мастерские, но элементарные неисправности можно устранить своими руками. Что делать если не горит индикатор питания, разберем некоторые простые неисправности на примере станции 12В ДА-10/12ЭР.

Это изделие предназначено для работы с литий-ионными батареями 12В, 1,8А. Изделие выполнено с понижающим трансформатором, преобразование пониженного переменного тока выполняется четырех диодные мостовую схему. Для сглаживания пульсации установлен электролитический конденсатор. Из индикации имеется светодиоды сетевого питания, начала и окончание насыщения.

Итак, если не горит сетевой индикатор. Прежде всего необходимо через сетевую вилку убедится в целостности цепи первичной обмотки трансформатора. Для этого через штыри вилки подключения сетевого питания нужно прозвонить омметром целостность первичной обмотки трансформатора коснувшись щупами прибора за штыри сетевой вилки, если цепь показывает обрыв, тогда нужно осмотреть детали внутри корпуса.

Возможен обрыв предохранителя, обычно это тоненькая проволочка, протянутая в фарфоровом или стеклянном корпусе, сгорающая при перегрузках. Но некоторые фирмы, например, «Интерскол», для того чтобы предохранить обмотки трансформатора от перегрева устанавливают между витками первичной обмотки тепловой предохранитель, цель которого при достижении температуры 120 — 130° С, разрывать цепь питания сети и, к сожалению, ее уже после разрыва не восстанавливает.

Обычно предохранитель находится под покровной бумажной изоляцией первичной обмотки, после вскрытия которой, можно легко обнаружить эту деталь. Чтобы снова привести схему в рабочее состояние, можно, просто спаять концы обмотки в одно целое, но нужно помнить — трансформатор остается без защиты от короткого замыкания и лучше всего вместо теплового установить обычный сетевой предохранитель.

Если цепь первичной обмотки целая, прозванивается вторичная обмотка и диоды моста. Для прозвонки диодов лучше выпаять один конец из схемы и проверить диод омметром. При подсоединении концов к выводам поочередно щупов в одну сторону, диод должен показывать обрыв, в другую, короткое замыкание.

Таким образом необходимо проверить все четыре диода. И, если, уж, мы залезли в схему, тогда лучше всего сразу поменять конденсатор, потому, что диоды обычно перегружаются по причине высовшего электролита в конденсаторе.

Далее можно проверить все соединения на плате с помощью увеличительного стекла. Если это не помогло, то лучше всего обратиться к специалисту в сервисную компанию.

Купить блоки питания для шуруповерта

Любой ручной инструмент и аккумуляторы можно приобрести у нас на сайте. Для этого необходимо пройти простую процедуру регистрации и далее следовать по несложный навигации. Простая навигации сайта легко выведет на необходимый для вас инструмент. На сайте можно посмотреть цены и сравнить их с конкурирующими магазинами. Любой возникший вопрос можно решить с помощью менеджера, позвонив по указанному телефону или оставить вопрос дежурному специалисту. Заходите к нам, и вы не останетесь без выбора необходимого вам инструмента.

Немного о том, что такое аккумулятор литиево-ионного типа

Источники автономного питания, которые применяются в современных смартфонах и других устройствах, принято подразделять на несколько разных групп. Их достаточно много. Взять те же литиево-полимерные аккумуляторы. Но именно в портативной технике, то есть в смартфонах и ноутбуках, чаще всего устанавливают батареи литиево-ионного типа (английское обозначение Li-Ion). Причины, которые привели к этому, имеют разную природу.

Плюсы этих видов аккумуляторов

В первую очередь следует отметить то, насколько просто и дешево обходится производство этих источников энергии. Дополнительными преимуществами их являются превосходные характеристики эксплуатации. Саморазрядные потери составляют очень малый показатель, и это тоже сыграло свою роль. А вот запас циклов для зарядки и разрядки очень и очень большой. Вкупе все это делает литиево-ионные аккумуляторы лидерами среди остальных аналогичных устройств именно в сфере применения их в смартфонах и ноутбуках. Хотя исключения из правил существуют, они составляют порядка 10 процентов от общего числа случаев. Именно поэтому множество пользователей задает вопрос о том, как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор.

Важные и интересные факты

Аккумулятор для смартфона имеет свои специфические особенности. Поэтому нужно знать определенные правила и быть ознакомленным с соответствующими инструкциями еще до того, как начинать заниматься процессом принудительной зарядки или разрядки. Следует отметить в первую очередь, что большинство аккумуляторов такого типа специально оснащают дополнительным устройством контроля. Его применение обусловлено необходимостью удержания заряда на определенном уровне (который также называют критическим). Таким образом, устройство контроля, встроенное, в том числе, и в аккумулятор для смартфона, не дает нам переступить ту роковую черту, после которой батарея просто-напросто “сдохнет”, как любят выражаться специалисты-сервисники. С точки зрения физики, все выглядит следующим образом: при обратном процессе (критическая разрядка) напряжение литий-ионного аккумулятора просто падает к нулю. Параллельно блокируется поступление тока.

Как правильно заряжать цифровую технику на основе этого источника автономной работы

Если ваш смартфон работает за счет литиево-ионного аккумулятора, то само устройство необходимо ставить на зарядку, когда показатель батареи высветит примерно такие цифры: 10-20 процентов. То же самое справедливо и для фаблетов, и для планшетных компьютеров. Это есть краткий ответ на вопрос о том, как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор. Следует добавить, что даже при достижении 100-процентного номинального заряда устройство нужно держать подключенным к электрической сети в течение еще одного-двух часов. Дело в том, что аппараты неверно интерпретируют зарядку, и 100 процентов, которое выдает смартфон или планшет, по факту есть не более 70-80 процентов.

Полезные советы для владельцев цифровой техники

Если ваш аппарат оснащен литиево-ионным аккумулятором, вы должны знать некоторые тонкости его работы. Это будет очень полезно в будущем, поскольку, следуя им, вы сможете продлить срок службы не только этого элемента, но и всего устройства в целом. Так вот, запомните, один раз в три месяца нужно проводить полную разрядку аппарата. Делается это в профилактических целях.

А вот о том, как заряжать разряженный аккумулятор, мы поговорим позднее. Сейчас же просто укажем, что стационарный компьютер и ноутбук не способны обеспечить достаточно высокое напряжение при подключении мобильного аппарата к этим чудесам техники посредством порта стандарта USB. Соответственно, для того чтобы полностью зарядить аппарат от этих источников, потребуется большее количество времени. Интересно то, что срок службы литиево-ионного аккумулятора может продлить одна методика. Она заключается в чередовании циклов зарядки. То есть, один раз вы заряжаете устройство полностью, на все 100 процентов, второй раз – не полностью (80 – 90 процентов). И вот эти два варианта чередуются по очереди. В таком случае можно использовать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов.

Правила использования

В общем-то, литиево-ионные источники питания можно назвать неприхотливыми. Мы уже разговаривали на эту тему и выяснили, что эта характеристика, наряду с другими, стала причиной настолько широкого их распространения в вычислительной технике. Тем не менее, даже столь умная архитектура аккумуляторов не дает полной гарантии их долгосрочной работы. Зависит этот срок в первую очередь от человека. А ведь от нас не требуется делать что-то запредельное. Если пять простых правил, которые мы можем запомнить навсегда, применять их успешно. В таком случае литиево-ионный источник питания прослужит вам очень и очень долго.

Правило первое

Оно заключается в том, что не нужно разряжать аккумулятор полностью. Уже говорилось о том, что подобную процедуру следует проводить только один раз в три месяца. Современные конструкции этих источников питания не несут в себе “эффекта памяти”. Собственно, поэтому лучше успеть поставить аппарат на зарядку еще до того, как он полностью “сядет”. Кстати, весьма примечателен тот факт, что некоторые производители соответствующей продукции измеряют срок службы изделий в количествах циклов. Продукция высшего класса способна “пережить” порядка шести сотен циклов.

Правило второе

Оно гласит, что мобильному устройству нужна полная разрядка. Ее следует осуществлять раз в три месяца в целях профилактики. Напротив, нерегулярная и нестабильная зарядка способна сдвинуть номинальные отметки минимального и максимального заряда. Таким образом, аппарат, в который встроен этот источник автономной работы, начинает получить неправдивые сведения о том, сколько на самом деле осталось энергии. А это, в свою очередь, приводит к неправильным расчетам энергопотребления.

Профилактическая разрядка призвана предотвратить это. Когда она произойдет, схема управления автоматически обнулит минимальное значение заряда. Однако тут есть свои хитрости. Например, после полной разрядки необходимо “забить под завязку” источник питания, продержав его дополнительно порядка 12 часов. Кроме обыкновенной электрической сети и провода, для зарядки нам в этом деле больше ничего не понадобится. Зато работа аккумулятора после профилактической разрядки станет стабильнее, и вы сможете это сразу заметить.

Правило третье

Если вы не используете свой аккумулятор, за его состоянием все равно нужно следить. При этом температура в том помещении, где вы его храните, желательно должна быть не больше и не меньше 15 градусов. Понятно, что достичь ровно такой цифры не всегда получается, но все же, чем меньше отклонение от этого значения, тем будет лучше. Следует отметить, что сам аккумулятор должен быть заряжен на 30-50 процентов. Подобные условия позволят продержать источник питания без серьезного ущерба достаточно долго. Почему же не следует его полностью заряжать? А потому что “забитый под завязку” аккумулятор в силу физических процессов теряет достаточно большую часть своей емкости. Если же источник питания хранится долгое время в разряженном состоянии, то он становится практически бесполезным. И единственное место, где он действительно пригодится, это мусорка. Единственный путь, хоть и маловероятный, это восстановление литий-ионных аккумуляторов.

Правило четвертое

Литий-ионный аккумулятор, цена на который попадает в интервал от нескольких сотен до нескольких тысяч рублей, следует заряжать только при помощи оригинальных устройств. Это в меньшей степени относится к мобильным устройствам, поскольку в их комплектацию (если вы покупаете их в официальном магазине) уже включены адаптеры. Но они в этом случае только стабилизируют подаваемое напряжение, а зарядное устройство, по сути дела, уже встроено в ваш девайс. Что, кстати, нельзя сказать о видеокамерах и фотоаппаратах. Именно об этом идет речь, тут использование сторонних устройств при зарядке аккумуляторов может нанести заметный вред.

Правило пятое

Следите за температурой. Литиево-ионные аккумуляторы могут сопротивляться тепловой нагрузке, но перегрев для них губителен. Да и низкие температуры для источника питания — это не самое лучшее, что может быть. Хотя большая опасность исходит именно от процесса перегрева. Помните о том, аккумулятор не должен подвергаться воздействию прямых солнечных лучей. Диапазон температур и их допустимых значений начинается на — 40 градусах и заканчивается на + 50 градусах по шкале Цельсия.

Виды аккумуляторов

На сегодняшний день изобретено довольно много различных устройств аккумуляторов. Принцип действия любого из них состоит в том, что внутри проходят электрохимические реакции, в результате которых появляются заряженные частицы, возникает разность потенциалов (напряжение) и электрический ток. Реакции внутри аккумулятора носят обратимый характер, поэтому его можно заряжать. Для этого необходимо пропустить ток через него в обратном направлении. Число перезарядок изменяется в зависимости от типа устройства и от того, насколько правильно вы его используете.

Аккумуляторы можно соединять параллельно или последовательно, образуя батарею. Таким способом увеличивают силу тока или напряжение соответственно. В зависимости от химического состава электродов и электролита выделяют следующие наиболее популярные типы аккумуляторов:

• свинцово-кислотные;
• никель-кадмиевые (кадмий является анодом);
• никель-металлгидридные (гидрид металла является анодом);
• никель-цинковые;
• литий-ионные;
• усовершенствованные литий-полимерные;

Это далеко не весь список, поэтому вам может встретиться и другой тип, однако эти встречаются чаще всего в приборах, которые мы используем в повседневной жизни.

Все аккумуляторы можно заряжать с помощью специально предусмотренных для этого устройств, поэтому вместе с прибором или батареей приобретают обычно и зарядное. Если вы не желаете покупать зарядное, то у вас есть возможность обратиться в сервисный технический центр. Там обычно оказывают такие услуги. Некоторые батареи можно зарядить и от какого-либо источника постоянного тока. При этом напряжение источника должно быть бОльшим, а ток должен быть ограничен значением в 0,1 от емкости аккумулятора. Превышение уровня заряда допускать нежелательно.

Особенности зарядки

Максимально использовать ресурс батареи можно только в том случае, если правильно ее заряжать и эксплуатировать. Рассмотрим более подробно, как зарядить аккумулятор того или иного типа.

Свинцовые

Свинцово-кислотные аккумуляторы устанавливают на автомобилях и другом транспорте, используют в качестве бесперебойного источника питания, а также для подзарядки других аккумуляторов при аварийных ситуациях. Они отличаются надежностью и неприхотливостью. Автовладельцы должны знать, как правильно хранить и перезаряжать источник электропитания их авто.

Разряжаются они довольно долго. При 20°C могут за год разрядиться всего на 40%. Однако и заряжать их необходимо долго – почти сутки. Заряжать свинцовые аккумуляторы можно постоянным током (он должен составлять 0,1-0,2 емкости, обычно указан на корпусе), или постоянным напряжением (для 12 вольтового аккумулятора оно составляет 14,5 вольта).

Применяют импульсные и трансформаторные зарядные устройства, которые в свою очередь могут быть автоматическими или обычными. Зарядка должна проходить в проветриваемом помещении или на открытом воздухе, поскольку выделяется взрывоопасный газ, и он не должен накапливаться.

• Вначале проверяют уровень электролита в каждой батарее и доливают его при необходимости.
• К клеммам подсоединяется зарядное устройство и выставляется ток (значение смотри выше).

Необслуживаемые батареи заряжают постоянным напряжением. Оптимальная температура при зарядке должна быть около 20°C. Правильно хранить автомобильный аккумулятор необходимо полностью заряженным, в чистом виде, в прохладном помещении.

Никелевые

Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи широко применяются в строительных инструментах, в технической аппаратуре и на некоторых видах электротранспорта. Многих владельцев электроинструментов интересует, как их правильно зарядить.

Отличительной чертой никелевых аккумуляторов является эффект памяти. Если батарея разрядилась не полностью, а вы начали ее заряжать, то впоследствии она отдаст не весь заряд, а только часть его (до прошлой границы), и больше не будет работать. Батарея словно бы запоминает, что она не полностью разрядилась прошлый раз, и ее возможности понижаются.

Чтобы никелевый аккумулятор работал максимально долго, его необходимо полностью разряжать, после чего полностью заряжать. Особенно это относится к никель-кадмиевым устройствам. Заметим, что существует зарядные устройства, которые снабжены функцией «доразрядки». Если же аккумулятор утратил свою емкость, то можно попытаться 3 раза подряд полностью его перезарядить.

Не идет на пользу никелевому аккумулятору и его перезарядка, поэтому необходимо своевременно отключать его от зарядного устройства. На окончание процесса указывает повышение температуры корпуса или же лампочка-индикатор. Никель-кадмиевые батареи правильно будет хранить в разряженном состоянии, а вот никель-металлгидридные только полностью заряженными.

Никель-цинковые источники тока обычно заменяют пальчиковые элементы питания, они могут работать в мороз и в жарких улсовиях, являются экологически и пожаробезопасными. У них эффект памяти отсутствует, однако они характеризуются малым количеством циклов зарядки/разрядки – порядка 300. Заряжать их можно посредством специального или универсального зарядного устройства.

Литиевые

На смену никелевым приходят более современные литиевые источники. Литий-ионные и более продвинутые литий-полимерные устройства применяют для питания мобильных телефоном, ноутбуков, планшетов, электромобилей, могут устанавливаться на строительных инструментах (дрелях, шуруповертах и т. д.).

Преимущество литиевых аккумуляторов в том, что они могут отдавать большой ток и очень быстро заряжаться. К тому же они практически не разряжаются, находясь на хранении. Эффект памяти у них практически отсутствует, однако со временем они стареют – теряют около 20% емкости за пару лет. Вот почему рекомендуют не покупать их про запас и проверять дату выпуска при покупке.

Литиевые устройства весьма капризны, поэтому важно правильно их использовать и заряжать.

• Хранить литиевые батареи советуют заряженными на 60-40%.
• Нельзя оставлять их на морозе или в жарком месте, особенно в процессе зарядки.
• Высокие и низкие температуры приводят в негодность устройство.
• Нельзя допускать глубокого разряда литиевого источника тока и повышения напряжения на нем, поскольку он может полностью выйти из строя.

В силу особенностей конструкции заряжать литиевые аккумуляторы можно только с помощью специальных зарядных устройств. Существуют универсальные зарядные приспособления, пригодные для разных типов аккумуляторов, и зарядные, предназначенные только для литиевых источников. Последние стоят значительно меньше, а в первых необходимо производить настройку.

Популярность литиевых аккумуляторов растет во всем мире, и они постепенно вытесняют никелевые, даже несмотря на их привередливость. Связано это не только с высокой емкостью и большим потенциальным числом перезарядок. Литиевые устройства более безопасны с точки зрения экологии, которой сегодня уделяется повышенное внимание.

Характерные особенности литий-ионных АКБ

Подтверждённые практикой факты утраты полезной ёмкости АКБ учёные видят в ионах, блокируемых так называемыми ловушками.

Поэтому, как и в случае с другими подобными системами, литий-ионные приборы не застрахованы от дефектов в процессе их применения на практике.

Внутренняя коррозия и прочие дегенеративные моменты, известные как паразитные реакции электролита и электродов, не обходят стороной и этот вид энергетических приборов.

Зарядные устройства для конструкций Li-ion имеют некоторое сходство с приборами, предназначенными для кислотно-свинцовых систем.

Но главные отличия таких зарядных устройств видятся в подаче завышенных напряжений на ячейки. К тому же отмечаются более жесткие допуски по токам, плюс исключение заряда прерывистым или плавающим способом при полной зарядке батареи.

Относительно мощный прибор питания, который может применяться в качестве накопителя энергии для конструкций альтернативных источников энергии

Если свинцово-кислотные АКБ отличаются некоторой гибкостью, с точки зрения подключений/отключений напряжения, производители литий-ионных систем категорически отвергают такой подход.

Аккумуляторы Li-ion и правила эксплуатации этих приборов не допускают возможности безграничного превышения заряда.

Поэтому не существует для литий-ионных аккумуляторов так называемого «чудесного» зарядного устройства, способного продлить срок службы на длительное время.

Невозможно получить дополнительную емкость Li-ion за счёт импульсного заряда или прочих известных трюков. Литий-ионная энергетика — это своего рода «чистая» система, принимающая строго ограниченное количество энергии.

Зарядка кобальто-купажированных АКБ

Классические конструкции литий-ионных батарей оснащены катодами, структуру которых составляют материалы:

• кобальт,
• никель,
• марганец,
• алюминий.

Все они обычно заряжаются напряжением до 4,20В/я. Допускаемое отклонение составляет не более +/- 50 мВ/я. Но есть также отдельные виды литий-ионных аккумуляторов на основе никеля, которые допускают величину заряда напряжением до 4.10В/я.

Кобальт-купажированные литий-ионные аккумуляторные батареи оснащаются внутренними защитными цепями, но этот момент редко спасает от взрыва аккумулятора в режиме чрезмерного заряда

Также есть разработки литий-ионных АКБ, где увеличена процентная доля лития. Для них напряжение заряда может достигать значения 4,30В/я и выше.

Что же, увеличение напряжения увеличивает емкость, но выход напряжения за пределы спецификации чреват разрушением структуры АКБ.

Поэтому в массе своей литий-ионные аккумуляторы оснащаются защитными цепями, цель которых держать установленную норму.

Полный или частичный заряд

Рекомендуемая норма заряда энергетической ячейки кобальто-купажированных АКБ варьируется от 0,5С до 1C. Времени для полного заряда достаточно 2-3 часа.

Производители таких батарей рекомендуют заряжать их при норме 0.8C или даже меньше того, объясняя это положительными условиями для продления срока службы литий-ионной АКБ.

Однако практика показывает: большинство мощных литий-ионных АКБ могут принимать более высокий уровень напряжения при условии его кратковременной подачи.

При таком варианте эффективность зарядки составляет около 99%, а ячейка остается холодной в процессе всего времени заряда. Правда, некоторые литий-ионные батареи всё таки нагреваются на 4-5C при достижении полного заряда.

Возможно, это связано с защитой или объясняется высоким внутренним сопротивлением. Для таких АКБ следует останавливать заряд при росте температуры более 10ºC на умеренной норме заряда.

Литий-ионные батареи в зарядном устройстве на зарядке. Индикатор показывает полную зарядку аккумуляторов. Дальнейший процесс грозит повредить батареи

Полная зарядка кобальто-купажированных систем наступает с пороговым значением напряжения. При этом ток падает на величину до 3 -5% от номинала.

Аккумулятор будет показывать полный заряд и при достижении какого-то уровня ёмкости, остающегося неизменным в течение продолжительного времени. Причиной этому может стать повышенный саморазряд батареи.

Увеличение тока заряда и заряд насыщения

Следует отметить: увеличение тока заряда не ускоряет достижение состояния полного заряда. Литий-ионная батарея достигнет пика напряжения быстрее, но заряд до полного насыщения ёмкости требует больше времени. Тем не менее, зарядка аккумулятора большим током быстро увеличивает ёмкость батареи примерно до 70 %.

Литий-ионные аккумуляторы не поддерживают обязательной полной зарядки, как в случае с кислотно-свинцовыми приборами. Мало того, именно такой вариант зарядки нежелателен для Li-ion. Фактически, лучше зарядить АКБ не полностью, потому что высокое напряжение «напрягает» аккумулятор.

Выбор порога более низкого напряжения или полного съёма заряда насыщения способствуют продлению срока службы литий-ионной батареи. Правда, такой подход сопровождается уменьшением времени отдачи энергии АКБ.

Здесь следует отметить: зарядные устройства бытового назначения, как правило, работают на максимальной мощности и не поддерживают регулировки зарядного тока (напряжения).

Производители бытовых зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов считают продолжительный срок службы менее важным фактором, чем затраты на усложнение схемных решений.

Зарядные устройства литий-ионных батарей

Некоторые дешевые зарядные устройства бытового назначения часто работают по упрощенной методике. Заряжают литий-ионный аккумулятор в течение одного часа и менее, без перехода на заряд насыщения.

Индикатор готовности на таких устройствах загорается, когда батарея достигает порога напряжения на первом этапе. Состояние заряда при этом составляет около 85%, что нередко удовлетворяет многих пользователей.

Это зарядное устройство отечественного производства предлагается для работы с разными аккумуляторами, в том числе с литий-ионными АКБ. Аппарат имеет систему регуляции напряжения и тока, что уже хорошо

Зарядные устройства профессионального назначения (дорогостоящие) отличаются тем, что устанавливают порог зарядного напряжения ниже, тем самым продлевая срок службы литий-ионной батареи.

В таблице показаны расчетные мощности при заряде такими устройствами на разных пороговых значениях напряжения, с зарядом насыщения и без такового:

Как только литий-ионный аккумулятор начинает заряжаться, отмечается быстрый рост напряжения. Такое поведение сравнимо с подъёмом груза резиновой лентой, когда имеет место эффект отставания.

Емкость, в конечном итоге, будет набрана, когда аккумулятор полностью зарядится. Такая характеристика заряда типична для всех АКБ.

Чем выше ток заряда, тем ярче эффект резиновой ленты. Низкая температура или наличие ячейки с высоким внутренним сопротивлением лишь усиливают эффект.

Структура литий-ионной аккумуляторной батареи в самом простейшем виде: 1- минусовая шина из меди; 2 — плюсовая шина из алюминия; 3 — анод из оксида кобальта; 4- катод из графита; 5 — электролит

Оценка состояния заряда путем считывания напряжения заряженной батареи нецелесообразна. Измерение напряжения разомкнутой цепи (холостой ход) после того, как батарея покоилась несколько часов, является лучшим оценочным индикатором.

Как и для других батарей, температура влияет на холостой ход точно так же, как влияет на активный материал литий-ионной АКБ. Состояние заряда смартфонов, ноутбуков и других устройств оценивается путем подсчета кулонов.

Литий-ионный АКБ: порог насыщения

Литий-ионный аккумулятор не способен поглощать избыточный заряд. Поэтому при полном насыщении аккумулятора ток заряда сразу необходимо снять.

Постоянный текущий заряд может привести к металлизации элементов лития, что нарушает принцип обеспечения безопасности эксплуатации таких АКБ.

Чтобы свести к минимуму образование дефектов, следует как можно быстрее отключать литий-ионный аккумулятор при достижении пика заряда.

Этот аккумулятор уже не возьмёт заряда ровно столько, сколько ему положено. По причине неправильной зарядки он утратил свои главные свойства накопителя энергии

Как только заряд прекращается, напряжение литий-ионного аккумулятора начинает падать. Проявляется эффект уменьшения физического напряжения.

Некоторое время напряжение холостого хода будет распределяться между неравномерно заряженными ячейками с напряжением 3,70 В и 3,90 В.

Здесь также обращает на себя внимание процесс, когда литий-ионная батарея, получившая полностью насыщенный заряд, начинает заряжать соседнюю (если таковая включена в схему), не получившую заряд насыщения.

Когда литий-ионные батареи требуется постоянно держать в зарядном устройстве с целью обеспечения их готовности, следует делать ставку на зарядные устройства, имеющие функцию кратковременного компенсационного заряда.

Зарядное устройство с функцией кратковременного компенсационного заряда включается, если напряжение разомкнутой цепи падает до 4.05 В/я и выключается при достижении напряжения 4.20 В/я.

Зарядные устройства, предназначенные для оперативной готовности или для работы в режиме ожидания, часто позволяют снизить напряжение батареи до 4,00В/я и заряжают литий-ионные АКБ только до уровня 4,05В/я, не давая достичь полного уровня 4.20В/я.

Подобная методика снижает напряжение физическое, неотъемлемо связанное с напряжением техническим, и способствует продлению срока службы батареи.

Заряд безкобальтовых аккумуляторов

Аккумуляторы в традиционном исполнении имеют номинальное напряжение ячейки равное 3,60 вольта. Однако для приборов, не содержащих кобальта, номинал другой.

Так, литий-фосфатные аккумуляторы обладают номиналом 3,20 вольта (зарядное напряжение 3,65В). А новые литий-титанатные аккумуляторы (производство Россия) имеют номинальное напряжение ячейки 2,40В (зарядное 2,85).

Литий-фосфатные аккумуляторные батареи относятся к накопителям энергии, которые не содержат в своей структуре кобальт. Этот факт несколько меняет условия зарядки таких аккумуляторов

Для таких батарей традиционные зарядные устройства не подходят, так как перегружают АКБ с угрозой взрыва. И наоборот, система зарядки для безкобальтовых батарей не обеспечит достаточным зарядом на 3,60В традиционный литий-ионный аккумулятор.

Превышенный заряда литий-ионного аккумулятора

Литий-ионный аккумулятор безопасно работает в пределах заданных рабочих напряжений. Однако работа батареи становится нестабильной, если она заряжается выше рабочих норм.

Длительная зарядка литий-ионной батареи напряжением выше 4,30В, предназначенной под рабочий номинал 4.20В, чревата металлизацией анода литием.

Материал катода, в свою очередь, приобретает свойства окислителя, утрачивает стабильность состояния, выделяет углекислый газ.

Давление аккумуляторной ячейки нарастает и если заряд продолжается, устройство внутренней защиты сработает при давлении от 1000 кПа до 3180 кПа.

Если же рост давления продолжается и после этого, открывается защитная мембрана при уровне давления 3,450 кПа. В таком состоянии ячейка литий-ионного аккумулятора находится на грани взрыва и в конечном итоге именно так и происходит.

Структура: 1 — верхняя крышка; 2 — верхний изолятор; 3 — стальная банка; 4 — нижний изолятор; 5 — вкладка анода; 6 — катод; 7 — сепаратор; 8 — анод; 9 — вкладка катода; 10 — отдушина; 11 — PTC; 12 — прокладка

Срабатывание защиты внутри литий-ионного аккумулятора связано с повышением температуры внутреннего содержимого. Полностью заряженная аккумуляторная батарея имеет более высокую внутреннюю температуру, чем частично заряженная.

Поэтому литий-ионные батареи видятся более безопасными при условии низкоуровневой зарядки. Вот почему власти некоторых стран требуют использовать в самолётах Li-ion АКБ, насыщенные энергией не выше 30% от их полной ёмкости.

Порог внутренней температуры батарей при полной загрузке составляет:

• 130-150°C (для литий-кобальтовых);
• 170-180°C (для никель-марганец-кобальтовых);
• 230-250°C (для литий-марганцевых).

Следует отметить: литий-фосфатные аккумуляторы обладают лучшей температурной устойчивостью, чем литий-марганцевые АКБ. Литий-ионные батареи не единственные из числа тех, что представляют опасность в условиях энергетической перегрузки.

К примеру, свинцово-никелевые аккумуляторы также предрасположены к расплавлению с последующим возгоранием, если насыщение энергией выполняется с нарушениями паспортного режима.

Поэтому применение зарядных устройств, идеально подходящих к батарее, имеет первостепенное значение для всех литий-ионных аккумуляторов.

Некоторые выводы от анализа

Зарядка литий-ионных батарей отличается упрощённой методикой по сравнению с никелевыми системами. Схема зарядки прямолинейная, с ограничениями напряжения и тока.

Такая схема значительно проще, чем схема, анализирующая сложные сигнатуры напряжения, изменяющиеся по мере эксплуатации батареи.

Процесс насыщения энергией литий-ионных батарей допускает прерывания, эти аккумуляторы не нуждается в полном насыщении, как в случае с кислотно-свинцовыми АКБ.

Схема контроллера для маломощных литий-ионных аккумуляторов. Простое решение и минимум деталей. Но схема не обеспечивает условия цикла, при которых сохраняется длительный срок службы

Свойства литий-ионных аккумуляторов обещают преимущества в работе возобновляемых источников энергии (солнечных панелей и ветряных турбин). Как правило, солнечная панель или ветрогенератор редко обеспечивают полный заряд аккумулятора.

Для литий-иона отсутствие требований стабильной подзарядки упрощает схему контроллера заряда. Литий-ионный аккумулятор не требует контроллера, выравнивающего напряжение и ток, как того требуют свинцово-кислотные АКБ.

Все бытовые и большинство промышленных литий-ионных зарядных устройств полностью заряжают аккумулятор. Однако существующие устройства зарядки литий-ионных батарей в массе своей не обеспечивают регуляцию напряжения в конце цикла.

Отсутствие этого функционала оборачивается сокращением срока службы аккумуляторов. Производители несовершенных зарядных устройств объясняют казус усложнением схемы и общим удорожанием приборов.

Инструкция: как заряжать литий-ионные батареи

1. Выключить устройство-потребитель (отключить дополнительную нагрузку от зарядного устройства). Паразитная нагрузка снижает эффективность зарядного устройства.
2. Заряжать литий-ионный аккумулятор только при умеренной температуре. Запрещается заряжать батарею при минусовых температурах.
3. Отдавать приоритет частичному (неполному) заряду до уровня 80-85%.
4. Прекратить заряд если корпус аккумулятора нагревается до температуры выше 50-60ºС.
5. Обязательно зарядить литий-ионную батарею перед отправкой на хранение.

Про зарядку аккумуляторов шуруповёрта

Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.

После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой — оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.

На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.

Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на AliExpress.

Номинальное напряжение элементов 18650 — 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.

Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd — меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:

1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.

2. Разряд ниже 2,9 — 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.

В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.

Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.

Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.

Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.

На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.

Разбираем старую батарею.

Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.

Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.

Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.

От платы до клеммы провода должны быть гибкие, как можно короче и сечение минимум 2,5 кв. мм.

Всю схему аккуратно помещаем в корпус и фиксируем любым уплотнителем, для предотвращения повреждения деталей.

Для фиксации клеммы просто поместил ее на место и расклинил деревянными клиньями. Осталось только собрать корпус.

Вес стандартного Ni-Cd аккумулятора как видно 558 грамм.

Вес переделанного аккумулятора 376 грамм, следовательно, инструмент стал легче на 182 грамма. В заключении хочу сказать, что данная переделка того стоит. Шуруповерт стал мощнее и заряда хватает намного дольше, чем с родным аккумулятором. Переделывайте, не пожалеете!

Какими бывают литиевые аккумуляторы

В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:

• с катодом из кобальтата лития;
• с катодом на основе литированного фосфата железа;
• на основе никель-кобальт-алюминия;
• на основе никель-кобальт-марганца.

У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут.

Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении (например, популярные сегодня 18650) так и в ламинированном или призматическом исполнении (гель-полимерные аккумуляторы). Последние представляют собой герметично запаянные пакеты из особой пленки, в которых находятся электроды и электродная масса.

Наиболее распространенные типоразмеры li-ion аккумуляторов приведены в таблице ниже (все они имеют номинальное напряжение 3.7 вольта):

Внутренние электрохимические процессы протекают одинаково и не зависят от форм-фактора и исполнения АКБ, поэтому все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем литиевым аккумуляторам.

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Наиболее правильным способом заряда литиевых аккумуляторов является заряд в два этапа. Именно этот способ использует компания Sony во всех своих зарядниках. Несмотря на более сложный контроллер заряда, это обеспечивает более полный заряд li-ion аккумуляторов, не снижая срока их службы.

Здесь речь идет о двухэтапном профиле заряда литиевых аккумуляторов, сокращенно именуемым CC/CV (constant current, constant voltage). Есть еще варианты с ипульсным и ступенчатым токами, но в данной статье они не рассматриваются.

Итак, рассмотрим оба этапа заряда подробнее.

1. На первом этапе должен обеспечиваться постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для ускоренного заряда допускается увеличение тока до 0.5-1.0С (где С — это емкость аккумулятора).

Например, для аккумулятора емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА, а ток ускоренного заряда может лежать в пределах 1.5-3А.

Для обеспечения постоянного зарядного тока заданной величины, схема зарядного устройства (ЗУ) должна уметь поднимать напряжение на клеммах аккумулятора. По сути, на первом этапе ЗУ работает как классический стабилизатор тока.

Важно: если планируется заряд аккумуляторов со встроенной платой защиты (PCB), то при конструировании схемы ЗУ необходимо убедиться, что напряжение холостого хода схемы никогда не сможет превысить 6-7 вольт. В противном случае плата защиты может выйти из строя.

В момент, когда напряжение на аккумуляторе поднимется до значения 4.2 вольта, аккумулятор наберет приблизительно 70-80% своей емкости (конкретное значение емкости будет зависит от тока заряда: при ускоренном заряде будет чуть меньше, при номинальном — чуть больше). Этот момент является окончанием первого этапа заряда и служит сигналом для перехода ко второму (и последнему) этапу.

2. Второй этап заряда — это заряд аккумулятора постоянным напряжением, но постепенно снижающимся (падающим) током.

На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.

По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.

Важным нюансом работы правильного зарядного устройства является его полное отключение от аккумулятора после окончания зарядки. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов является крайне нежелательным их длительное нахождение под повышенным напряжением, которое обычно обеспечивает ЗУ (т.е. 4.18-4.24 вольта). Это приводит к ускоренной деградации химического состава аккумулятора и, как следствие снижению его емкости. Под длительным нахождением подразумевается десятки часов и более.

За время второго этапа заряда, аккумулятор успевает набрать еще примерно 0.1-0.15 своей емкости. Общий заряд аккумулятора таким образом достигает 90-95%, что является отличным показателем.

Мы рассмотрели два основных этапа заряда. Однако, освещение вопроса зарядки литиевых аккумуляторов было бы неполным, если бы не был упомянут еще один этап заряда — т.н. предзаряд.

Предварительный этап заряда (предзаряд) — этот этап используется только для глубоко разряженных аккумуляторов (ниже 2.5 В) для вывода их на нормальный эксплуатационный режим.

На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2.8 В.

Предварительный этап необходим для предотвращения вспучивания и разгерметизации (или даже взрыва с возгоранием) поврежденных аккумуляторов, имеющих, например, внутреннее короткое замыкание между электродами. Если через такой аккумулятор сразу пропустить большой ток заряда, это неминуемо приведет к его разогреву, а дальше как повезет.

Еще одна польза предзаряда — это предварительный прогрев аккумулятора, что актуально при заряде при низких температурах окружающей среды (в неотапливаемом помещении в холодное время года).

Интеллектуальная зарядка должна уметь контролировать напряжение на аккумуляторе во время предварительного этапа заряда и, в случае, если напряжение долгое время не поднимается, делать вывод о неисправности аккумулятора.

Все этапы заряда литий-ионного аккумулятора (включая этап предзаряда) схематично изображены на этом графике:

Превышение номинального зарядного напряжения на 0,15В может сократить срок службы аккумулятора вдвое. Понижение напряжения заряда на 0,1 вольт уменьшает емкость заряженной батареи примерно на 10%, но значительно продляет срок ее службы. Напряжение полностью заряженного аккумулятора после извлечения его из зарядного устройства составляет 4.1-4.15 вольта.

Резюмирую вышесказанное, обозначим основные тезисы:

1. Каким током заряжать li-ion аккумулятор (например, 18650 или любой другой)?

Ток будет зависеть от того, насколько быстро вы хотели бы его зарядить и может лежать в пределах от 0.2С до 1С.

Например, для аккумулятора типоразмера 18650 емкостью 3400 мА/ч, минимальный ток заряда составляет 680 мА, а максимальный — 3400 мА.

2. Сколько времени нужно заряжать, например, те же аккумуляторные батарейки 18650?

Время заряда напрямую зависит от тока заряда и рассчитывается по формуле:

Например, время заряда нашего аккумулятора емкостью 3400 мА/ч током в 1А составит около 3.5 часов.

3. Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор?

Любые литиевые аккумуляторы заряжаются одинаково. Не важно, литий-полимерный он или литий-ионный. Для нас, потребителей, разницы никакой нет.

Что такое плата защиты?

Плата защиты (или PCB — power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате:

В этих платах используется шестиногий контроллер заряда на специализированной микрухе DW01 (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.

Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны:

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора.

Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.

Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно просто распотрошить его.

На сегодняшний день максимальная емкость аккумулятора 18650 составляет 3400 мА/ч. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе («Protected»).

Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM — power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда — ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата — это и есть то, что мы называем контроллером заряда.

Надеюсь, теперь не осталось вопросов, как зарядить аккумулятор 18650 или любой другой литиевый? Тогда переходим к небольшой подборке готовых схемотехнических решений зарядных устройств (тех самых контроллеров заряда).

Схемы зарядок li-ion аккумуляторов

Все схемы подходят для зарядки любого литиевого аккумулятора, остается только определиться с зарядным током и элементной базой.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на LM317

Схема простого зарядного устройства на основе микросхемы LM317 с индикатором заряда:

Схема простейшая, вся настройка сводится к установке выходного напряжения 4.2 вольта с помощью подстроечного резистора R8 (без подключенного аккумулятора!) и установке тока заряда путем подбора резисторов R4, R6. Мощность резистора R1 — не менее 1 Ватт.

Как только погаснет светодиод, процесс заряда можно считать оконченным (зарядный ток до нуля никогда не уменьшится). Не рекомендуется долго держать аккумулятор в этой зарядке после того, как он полностью зарядится.

Микросхема lm317 широко применяется в различных стабилизаторах напряжения и тока (в зависимости от схемы включения). Она выпускается в различных вариантах корпусов:

Назначение выводов (цоколевка):

Печатная плата и схема в сборе приведены ниже:

Аналогами микросхемы LM317 являются: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (последние два — отечественного производства). Если взять LM350, то зарядный ток можно увеличить до 3А.

Старый советский транзистор КТ361 можно заменить на аналогичный p-n-p транзистор (например, КТ3107, КТ3108 или буржуйские 2N5086, 2SA733, BC308A). Его можно вообще убрать, если индикатор заряда не нужен.

Недостаток схемы: напряжение питания должно быть в пределах 8-12В. Это связано с тем, что для нормальной работы микросхемы LM317 разница между напряжением на аккумуляторе и напряжением питания должна быть не менее 4.25 Вольт. Таким образом, от USB-порта запитать не получится.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 — специализированные зарядные устройства для Li+ аккумуляторов, способные работать от USB или от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона). Микросхемы не нуждается ни во внешних диодах, ни во внешних транзисторах. Шикарные микрухи, всего 5 выводов. Только они маленькие слишком, паять неудобно!

Единственное отличие этих микросхем — МАХ1555 выдает сигнал для индикатора процесса заряда, а МАХ1551 — сигнал того, что питание включено. Т.е. 1555 в большинстве случаев все-таки предпочтительнее.

Подробное описание этих микросхем от производителя — datasheet.

Максимальное входное напряжение от DC-адаптера — 7 В, при питании от USB — 6 В. При снижении напряжения питания до 3.52 В, микросхема отключается и заряд прекращается.

Микросхема сама детектирует на каком входе присутствует напряжение питания и подключается к нему. Если питание идет по ЮСБ-шине, то максимальный ток заряда ограничивается 100 мА — это позволяет втыкать зарядник в USB-порт любого компьютера, не опасаясь сжечь южный мост.

При питании от отдельного блока питания, типовое значение зарядного тока составляет 280 мА.

В микросхемы встроена защита от перегрева. Но даже в этом случае схема продолжает работать, уменьшая ток заряда на 17 мА на каждый градус выше 110°C.

Имеется функция предварительного заряда (см. выше): до тех пор пока напряжение на аккумуляторе находится ниже 3В, микросхема ограничивает ток заряда на уровне 40 мА.

Типовая схема включения:

Если есть гарантия, что на выходе вашего адаптера напряжение ни при каких обстоятельствах не сможет превысить 7 вольт, то можно обойтись без стабилизатора 7805.

Вариант зарядки от USB можно собрать, например, на такой печатной плате.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на LP2951

Стабилизатор LP2951 производится фирмой National Semiconductors (даташит). Он обеспечивает реализацию встроенной функции ограничения тока и позволяет формировать на выходе схемы стабильный уровень напряжения заряда литий-ионного аккумулятора.

Величина напряжения заряда составляет 4,08 — 4,26 вольта и выставляется резистором R3 при отключенном аккумуляторе. Напряжение держится очень точно.

Рекомендую выше 4.2В не подниматься. Если заряжать до 4.1-4.15, в емкости потеряете совсем немного, зато аккумулятор выдержит значительно больше циклов заряд/разряд.

Ток заряда составляет 150 — 300мА, это значение ограничено внутренними цепями микросхемы LP2951 (зависит от производителя).

Диод применять с небольшим обратным током. Например, он может быть любым из серии 1N400X, какой удастся приобрести. Диод используется, как блокировочный, для предотвращения обратного тока от аккумулятора в микросхему LP2951 при отключении входного напряжения.

Данная зарядка выдает довольно низкий зарядный ток, так что какой-нибудь аккумулятор 18650 может заряжаться всю ночь.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на MCP73831

Микросхема позволяет создавать правильные зарядные устройства, к тому же она дешевле, чем раскрученная MAX1555.

Типовая схема включения взята из даташита:

Важным достоинством схемы является отсутствие низкоомных мощных резисторов, ограничивающих ток заряда. Здесь ток задается резистором, подключенным к 5-ому выводу микросхемы. Его сопротивление должно лежать в диапазоне 2-10 кОм.

Зарядка в сборе выглядит так:

Микросхема в процессе работы неплохо так нагревается, но это ей вроде не мешает. Свою функцию выполняет.

Вот еще один вариант печатной платы с smd светодиодом и разъемом микро-USB:

Пожалуй, это одна из самых простейших зарядок для литий-ионных аккумуляторов 18650, которую можно сделать своими руками. Подходит и для li-pol батарей.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на LTC4054 (STC4054)

Очень простая схема, отличный вариант! Позволяет заряжать током до 800 мА (см. описание микросхемы). Правда, она имеет свойство сильно нагреваться, но в этом случае встроенная защита от перегрева снижает ток.

Схему можно существенно упростить, выкинув один или даже оба светодиодов с транзистором. Тогда она будет выглядеть вот так (согласитесь, проще некуда: пара резисторов и один кондер):

Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1000/R. Сразу большой ток выставлять не стоит, сначала посмотрите, насколько сильно будет греться микросхема. Я для своих целей взял резистор на 2.7 кОм, при этом ток заряда получился около 360 мА.

Радиатор к этой микросхеме вряд ли получится приспособить, да и не факт, что он будет эффективен из-за высокого теплового сопротивления перехода кристалл-корпус. Производитель рекомендует делать теплоотвод «через выводы» — делать как можно более толстые дорожки и оставлять фольгу под корпусом микросхемы. И вообще, чем больше будет оставлено «земляной» фольги, тем лучше.

Кстати говоря, большая часть тепла отводится через 3-ю ногу, так что можно сделать эту дорожку очень широкой и толстой (залить ее избыточным количеством припоя).

Корпус микросхемы LTC4054 может иметь маркировку LTH7 или LTADY

LTH7 от LTADY отличаются тем, что первая может поднять сильно севший аккумулятор (на котором напряжение меньше 2.9 вольт), а вторая — нет (нужно отдельно раскачивать).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Прежде, чем использовать какой-либо из аналогов, сверяйтесь по даташитам.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на TP4056

Микросхема выполнена в корпусе SOP-8 (см. datasheet), имеет на брюхе металлический теплосьемник не соединенный с контактами, что позволяет эффективнее отводить тепло. Позволяет заряжать аккумулятор током до 1А (ток зависит от токозадающего резистора).

Схема подключения требует самый минимум навесных элементов:

Схема реализует классический процесс заряда — сначала заряд постоянным током, затем постоянным напряжением и падающим током. Все по-научному. Если разобрать зарядку по шагам, то можно выделить несколько этапов:

1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (это происходит постоянно).
2. Этап предзаряда (если аккумулятор разряжен ниже 2.9 В). Заряд током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2 кОм) до уровня 2.9 В.
3. Зарядка максимальным током постоянной величины (1000мА при Rprog = 1.2 кОм);
4. При достижении на батарее 4.2 В, напряжение на батарее фиксируется на этому уровне. Начинается плавное снижение зарядного тока.
5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2кОм) зарядное устройство отключается.
6. После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора (см. п.1). Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 мкА. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова. И так по кругу.
7. Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1200/Rprog. Допустимый максимум — 1000 мА.

Реальный тест зарядки с аккумулятором 18650 на 3400 мА/ч показан на графике:

Достоинство микросхемы в том, что ток заряда задается всего лишь одним резистором. Не требуются мощные низкоомные резисторы. Плюс имеется индикатор процесса заряда, а также индикация окончания зарядки. При неподключенном аккумуляторе, индикатор моргает с периодичностью раз в несколько секунд.

Напряжение питания схемы должно лежать в пределах 4.5…8 вольт. Чем ближе к 4.5В — тем лучше (так чип меньше греется).

Первая нога используется для подключения датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею (обычно это средний вывод аккумулятора сотового телефона). Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостанавливается. Если контроль температуры вам не нужен, просто посадите эту ногу на землю.

Внимание! У данной схемы есть один существенный недостаток: отсутствие схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выгорает из строя из-за превышения максимального тока. При этом напряжение питания схемы напрямую попадает на аккумулятор, что очень опасно.

Печатка простая, делается за час на коленке. Если время терпит, можно заказать готовые модули где-нибудь на Али или Ибее.

Там же можно найти и платы с защитой от переполюсовки и/или с выведенным контактом под температурный датчик.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов на LTC1734

Тоже очень простая схема. Ток заряда задается резистором Rprog (например, если поставить резистор на 3 кОм, ток будет равен 500 мА).

Микросхемы обычно имеют маркировку на корпусе: LTRG (их можно часто встретить в старых телефонах от самсунгов).

Транзистор подойдет вообще любой p-n-p, главное, чтобы он был рассчитан на заданный ток зарядки.

Индикатора заряда на указанной схеме нет, но в даташите на LTC1734 сказано, что вывод «4» (Prog) имеет две функции — установку тока и контроль окончания заряда батареи. Для примера приведена схема с контролем окончания заряда при помощи компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 в данном случае можно заменить дешевым LM358.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов TL431 + транзистор

Наверное, сложно придумать схему из более доступных компонентов. Здесь самое сложное — это найти источник опорного напряжение TL431. Но они настолько распространены, что встречаются практически повсюду (редко какой источник питания обходится без этой микросхемы).

Ну а транзистор TIP41 можно заменить любым другим с подходящим током коллектора. Подойдут даже старые советские КТ819, КТ805 (или менее мощные КТ815, КТ817).

Настройка схемы сводится к установке выходного напряжения (без аккумулятора. ) с помощью подстроечного резистора на уровне 4.2 вольта. Резистор R1 задает максимальное значение зарядного тока.

Помимо простоты в достоинства схемы можно записать полноценную реализацию двухэтапного процесса заряда литиевых аккумуляторов — сначала зарядка постоянным током, затем переход к фазе стабилизации напряжения и плавное снижение тока практически до нуля. Отличная схема!

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов MCP73812

Есть еще одна незаслуженно обделенная вниманием микросхема от компании Microchip — MCP73812 (см. даташит). На ее базе получается очень бюджетный вариант зарядки (и недорогой!). Весь обвесь — всего один резистор!

Кстати, микросхема выполнена в удобном для пайки корпусе — SOT23-5.

Единственный минус — сильно греется и нет индикации заряда. Еще она как-то не очень надежно работает, если у вас маломощный источник питания (который дает просадку напряжения).

В общем, если для вас индикация заряда не важна, и ток в 500 мА вас устраивает, то МСР73812 — очень неплохой вариант.

Схема зарядного устройства li-ion аккумуляторов NCP1835

Предлагается полностью интегрированное решение — NCP1835B, обеспечивающее высокую стабильность зарядного напряжения (4.2 ±0.05 В).

Пожалуй, единственным недостатком данной микросхемы является ее слишком миниатюрный размер (корпус DFN-10, размер 3×3 мм). Не каждому под силу обеспечить качественную пайку таких миниатюрных элементов.

Из неоспоримых преимуществ хотелось бы отметить следующее:

• Минимальное количество деталей обвеса.
• Возможность зарядки полностью разряженной батареи (предзаряд током 30мА);
• Определение окончания зарядки.
• Программируемый зарядный ток — до 1000 мА.
• Индикация заряда и ошибок (способна детектировать незаряжаемые батарейки и сигнализировать об этом).
• Защита от продолжительного заряда (изменяя емкость конденсатора Ст, можно задать максимальное время заряда от 6,6 до 784 минут).

Стоимость микросхемы не то чтобы копеечная, но и не настолько большая (

1$), чтобы отказаться от ее применения. Если вы дружите с паяльником, я бы порекомендовал остановить свой выбор на этом варианте.

Более подробное описание находится в даташите.

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

Ur = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

Pr = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

Iзар = (Uип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается. По достижении определенного напряжение на аккумуляторе, плата сама отключит его от зарядного устройства. Однако такой способ зарядки имеет существенные минусы.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос — НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 — это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.

Как правильно заряжать литий ионный аккумулятор

Литий-ионные элементы в качестве возобновляемых электрохимических источников тока стремительно завоевали значительную часть рынка мобильных аккумуляторов электроэнергии. Обладая множеством плюсов, они обладают и определенными недостатками, один из которых – относительно высокая стоимость. Чтобы продлить жизнь недешевых элементов, надо знать и соблюдать правила зарядки литиевых аккумуляторов.

Как зарядить литий ионный аккумулятор

Идеальный режим зарядки элемента на основе лития.

Идеально правильный процесс пополнения запаса энергии литий-ионного элемента состоит из двух этапов:

• сначала батарея заряжается стабильным током – для поддержания этого режима по мере зарядки напряжение источника зарядного тока увеличивается;
• второй этап производится при достижении уровня 80-85% емкости и выполняется стабильным напряжением (ток при этом падает).

На рисунке есть и предварительный этап зарядки – он производится малым током (до 0,1С). Эта стадия применяется к глубоко разряженным элементам – сначала они доводятся до выходного уровня 2,45 вольт, затем заряжаются до номинала в штатном режиме.

Чтобы не усложнять схемотехнику зарядных устройств, этап зарядки стабильным напряжением выполняют посредством питания заряжаемой батарейки импульсным током так, чтобы ширина импульса постоянно уменьшалась – это ведет к постоянному среднему значению напряжения.

Зарядка батареи импульсным током.

Другой вариант формирования постоянного напряжения – зарядка ступенчатым током, который поэтапно снижается к концу зарядки. При этом также достигается примерно постоянное напряжение на выводах батареи.

Зарядка ступенчатым током.

Часто и этот этап вырождается в одну ступень – при достижении нужного уровня зарядный ток ступенчато снижается вдвое. Напряжение при этом растет, но можно считать его условно-постоянным.

Зарядка одноступенчатым током.

В зависимости от назначения зарядные устройства имеют различные схемы исполнения и используют различные алгоритмы пополнения энергии аккумуляторов – от идеальных до упрощенных.

Выбор тока

Для нормального заряда выбирается ток первого этапа в районе 0,2 С. Например, для аккумулятора форм-фактора 18650 емкостью 3000 мА*ч такой ток составит 600 мА, и процесс для полностью разряженной батарейки затянется на 5 часов. Чтобы ускорить зарядку li-ion элемента, на него можно подавать ток от 0,5С до С – это считается нормальным. Ток выше С (вплоть до 5С) считается режимом Fast charge (быстрая зарядка). При этом батарея заряжается быстрее, но срок службы ее снижается.

При токах ниже 0,3С второй этап (при стабильном напряжении) не обязателен. За это время аккумулятор и так зарядится до номинала. Для токов от 0,5С и выше вторая стадия необходима.

Время заряда

Время заряда литий-ионного аккумулятора зависит, большей частью, от трех факторов:

• зарядного тока;
• фактической (остаточной) емкости батареи;
• степенью заряженности батареи перед началом процесса пополнения энергии.

В зависимости от сочетания этих трех условий, батарея может заряжаться от нескольких минут до нескольких часов, поэтому выполнить точный расчет времени подзаряда очень сложно, да на практике и не нужно. Процесс должен быть закончен, когда на выводах АКБ уровень напряжения достигнет 4,2 вольта. Если зарядка ведется под управлением контроллера, он отключит аккумулятор автоматически. Если нет – следить за этим придется самостоятельно.

Нюансы зарядки китайскими модулями

Контроллер зарядки на основе микросхемы TP4056.

На торговых площадках в интернете можно приобрести небольшие платы для создания зарядных устройство литий-ионных источников питания производства Юго-Восточной Азии. Это хороший способ организовать недорогое и эффективное зарядное устройство. Надо лишь осознавать, что качество перевода на торговых площадках в интернете невысокое, и под названием зарядного устройства могут предлагаться:

• собственно контроллер зарядки;
• плата балансира (BMS) – необходима для пополнения запаса энергии в многоэлементных батареях, но зарядником не является и зарядный ток не контролирует.

Если к приобретению выбрано зарядное устройство, надо посмотреть, какой зарядный ток оно выдает и соотнести его с батарейками, которые предстоит заряжать. Так, если плата выдает 2 ампера, это нормально для большинства элементов 18650, но явно перебор для маленьких «пакетиков» на 200..250 милилампер-часов.

Перед покупкой надо изучить техническую документацию и выяснить возможность регулировки тока (обычно эта информация есть на страничке магазина). Обычно для этого требуется настройка потенциометра или замена резистора на другой номинал. Если такой информации нет или глубина регулирования недостаточна, надо искать другую плату.

Пример зависимости выходного тока от номинала резистора.

Можно ли заряжать обычной зарядкой

Литий-ионному аккумулятору безразлично, что служит источником зарядного тока. Поэтому такую батарею можно заряжать хоть от обычной зарядки, хоть от лабораторного блока питания, хоть от другого аккумулятора (Power Bank). Главное, чтобы выход источника обеспечивал необходимый ток. Если он будет маленьким, процесс затянется надолго. Если слишком большим – аккумулятору не поздоровится. Главное – вовремя прервать процедуру, не допустив перезаряда – он опасен для батареи, она может перегреться (впрочем, и от большого тока тоже). Это может вызвать возгорание или взрыв, а тушить литий-ионные батареи очень сложно.

Поэтому, если процесс ведется без участия контроллера, надо постоянно контролировать напряжение на выходе элемента и немедленно прерывать зарядку при уровне 4,2 вольта.

Как проверить уровень заряда

В отличие от кислотно-свинцового аккумулятора на 6 или 12 вольт, уровень заряженности (SOC) литий-ионной батареи по таблице соответствия мгновенного выходного напряжения определить не получится. Так, на приведенном графике видно, что в различных условиях одно и то же выходное напряжение (3,8 вольта) может соответствовать уровню заряженности как 50%, так и 2%. Естественно, ни одно пользователя такая погрешность устроить не может.

Зависимость напряжения на выводах аккумулятора от степени заряда в разных условиях.

Также не способствует правильному определению степени заряженности крайне нелинейная зависимость напряжение на клеммах от нагрузки и от температуры источника питания. В гаджетах бюджетной ценовой категории такой способ иногда применяют, но полностью доверять ему нельзя.

Существуют более точные методы определения емкости, например, по установившемуся напряжению, но для его измерения требуется несколько часов стабильной нагрузки (а лучше – разомкнутой цепи), чего в реале практически никогда не бывает. Но существуют математические методы, способные рассчитать остаточный заряд по установившемуся в течение короткого времени напряжению.

Степень разряда аккумулятора на основе лития по установившемуся напряжению.

Этот способ также не дает абсолютной точности, но для практических целей вполне применим. Существуют и другие методы измерения остаточного заряда, более достоверные:

• измерение внутреннего сопротивления аккумулятора;
• интегрирования тока;
• по составу электролита;
• другие способы.

Недостаток всех этих методик – сложность реализации в условиях массовых конструкций гаджетов. Поэтому точного, однозначного и простого способа, позволяющего определить остаток запаса энергии в батареях на основе лития, не существует.

Эксплуатация

Li-ion элементы наиболее удобны для пользователя. У них практически отсутствует эффект памяти. Это означает, что аккумулятор можно начинать заряжать в любой момент (не обязательно ждать разряда до нуля) и до любого уровня (не обязательно до полного) . Существуют и другие ограничения (по температуре, по зарядному току), они описаны в других разделах обзора.

Среднее количество циклов зарядки

Ресурс аккумулятора на основе лития в циклическом режиме (а такой режим свойственен элементам, питающим переносные гаджеты, аккумуляторный электроинструмент и т.п.) определяется количеством циклов заряд-разряд. Это количество не так просто подсчитать, ведь оно зависит от разных условий (глубины разряда и т.п.). Считается, что большинство li-ion элементов служат 250-500 циклов, и лишь самые современные могут работать до 1000 циклов без заметной потери емкости.

Как достичь максимального количества циклов

В основном сокращает жизнь элементов на основе лития высокая температура. Отсюда основное правило – не давать аккумулятору нагреваться выше 50 градусов. Надо избегать как внешнего (от прямых солнечных лучей и т.п.), так и внутреннего нагрева (от высокого зарядного ока и т.п.). Но и снижение температуры до нуля и ниже для таких батарей вовсе не полезно.

В глобальной сети распространено мнение, что для продления ресурса надо не разряжать батарею до уровня нуля (пополнять энергию надо начинать с 10-15%) и не давать заряжаться до 100% (достаточно 90%). Это мнение весьма сомнительно. Оно не подтверждается ни описанием процессов, происходящих при этом в элементе, ни статистикой. К тому же в нем отсутствует логика – если заряжать телефон чаще, то, возможно, количество циклов увеличится, но самих время работы в каждом из них будет меньше, и продление ресурса вовсе не очевидно. Но вреда в таком режиме нет, поэтому если у пользователя есть желание – он может эксплуатировать аккумулятор по такому расписанию. Вера в некоторых случаях творит чудеса.

Как хранить li ion аккумуляторы

Хранить литий-ионные аккумуляторы «на потом» — не лучшая идея. Они имеют свойство деградировать со временем, независимо от того, используются источники электроэнергии, или просто лежат. Повлиять на этот процесс сложно.

Другая опасность, потенциально сокращающая срок службы li-ion батарей – саморазряд. Элементы на основе лития имеют низкую склонность к саморазряду, но он все равно происходит. Поэтому есть опасность, что в процессе хранения батарея уйдет в глубокий разряд. Это может убить батарею раньше, чем естественная деградация. Поэтому правильно хранить аккумулятор в частично или полностью заряженном состоянии (на сколько процентов – не важно) и периодически проверять напряжение на клеммах . Как только оно опустится ниже 3 вольт, батарею надо подзарядить.

Грамотная эксплуатация батарей позволяет наиболее полно использовать их ресурс, заложенный разработчиком. А правильная зарядка элементов является основным фактором, влияющим на продолжительность периода использования.

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Литиевый аккумулятор для автомобиля

За годы эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов у пользователей сформировались стереотипы, которые мешают правильно использовать литиевые. Например, нормой считается определять состояние аккумулятора по напряжению. Но для литиевого аккумулятора напряжение мало информативно. Владельцам литиевых батарей также следует привыкнуть к тому, что аккумулятор необязательно заряжать полностью. Достаточно, если он станет хранить энергию на один или два дня эксплуатации

Замена свинцового аккумулятора на литиевый

Существует несколько причин, для замены дополнительного аккумулятора в автомобиле

Во-первых, это приходится делать тогда, когда аккумулятор перестает держать напряжение под нагрузкой или разряжается настолько быстро, что владелец вынужден заводить двигатель, чтобы поддерживать аккумулятор генератором. Яркий пример – аккумулятор, к которому в автомобиле подключен инвертор. Во время движения он никогда не заряжается полностью, поэтому уже через год эксплуатации теряет емкость настолько, что не может служить источником питания для инвертора без помощи генератора двигателя

Результаты испытаний нескольких аккумуляторов глубокого разряда разного типа. Специальное устройство разряжало четыре аккумулятора током 25 А до 10,5 вольт и затем заряжало их таким же током до 14,4 Вольт. В реальной жизни аккумуляторы часто подвергаются таким же нагрузкам. В испытаниях участвовали недорогой жидко-кислотный аккумулятор, две модели AGM и LiFePo4 аккумулятор. Аккумулятор с жидким электролитом вышел из строя после 18 циклов. AGM — после 180. Состояние литиевого аккумулятора не изменилось

Во-вторых, свинцово-кислотный аккумулятор глубокого разряда требует внимания. Его приходится регулярно подзаряжать даже тогда, когда он не используется по назначению. Но тщательно следить за аккумуляторами готовы далеко не все. Многие просто хотят эксплуатировать систему при минимальных затратах времени на ее обслуживание

И наконец вопрос о замене аккумулятора возникает, когда необходимо освободить место для полезного груза или уменьшить вес автомобиля.

Если одна из описанных проблем существует, то старый свинцово-кислотный аккумулятор лучше всего заменить на литий-железо-фосфатный

DC-DC зарядные устройства для литиевых аккумуляторов емкостью 100-150 Ач

TBB Power DM1245

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 45 А

Типы аккумуляторов: GEL, AGM, LiFePO4 , WE T

TBB Power DDX1230

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 30 А

Типы аккумуляторов: GEL, AGM, LiFePO4 , WE T

Встроенный солнечный MPPT контроллер

TBB Power DMT1250

Входное и выходное напряжение 12 В

Ток зарядки 30 А

Типы аккумуляторов: GEL, AGM, LiFePO4 , WET

Дополнительный выход для нагрузки 20 А

При равной номинальной емкости литий-железо-фосфатный аккумулятор в три раза легче свинцово-кислотного и занимает на 50% меньше места. Литиевые ячейки без повреждения выдерживают высокий разрядный ток, а их напряжение остается постоянным почти до полного разряда, поэтому аккумулятор отлично подходит для питания инвертора. Литиевый аккумулятор не обязательно хранить полностью заряженным. Он не теряет емкость из-за сульфатации и его можно оставлять без присмотра на месяцы, не подзаряжая.

Единственный недостаток литий-железо-фосфатного аккумулятора — это его первоначальная стоимость. Аккумулятор дороже свинцово-кислотного той же емкости. Но при его регулярном использовании затраты окупаются. Поскольку литиевая батарея выдерживает в 5-10 раз больше циклов, чем свинцово-кислотная, то вырабатываемый ей кВтч электрической энергии оказывается дешевле, а эксплуатация выгодней.

LiFePO4 аккумулятор в автомобиле

Перед покупкой LiFePO4 аккумулятора необходимо точно понять, в каком режиме он будет работать, с какой нагрузкой и с какими зарядными токами ему предстоит иметь дело.

Ток зарядки литиевого аккумулятора может быть равен емкости. Это значит, что при наличии мощного источника зарядки полностью разряженный аккумулятор емкостью 100 Ач можно зарядить всего за 1 час. Скорость зарядки очень важна для батареи, установленной в автомобиле. Ведь в основном заряжать ее придется во время движения машины и времени зарядку будет мало. Однако не все LiFePO4 аккумуляторы одинаковы. Стремясь уменьшить стоимость, изготовители при сборке батарей часто используют компоненты, не рассчитанные на высокий ток. Цена в результате становится привлекательной, но зарядный ток такого LiFePO4 аккумулятора не превышает 30% от емкости.

Схема подключения литиевого аккумулятора в автомобиле при помощи реле. Реле развязки соединяет стартовый и сервисный аккумуляторы. Но оно не обеспечивает литиевый аккумулятор правильным зарядным напряжением и не защищает его от высокого тока. Реле не увеличивает напряжение, если оно слишком низкое и не уменьшает его до безопасного уровня, когда оно слишком высокое. Полностью заряженный литиевый аккумулятор остается под тем же напряжением, как и во время зарядки. Реле не ограничивает ток генератора, поэтому ток, потребляемый аккумулятором, может в несколько раз превзойти безопасный уровень, определенный производителем. При такой схеме подключения литиевый аккумулятор заряжается неправильно и подвергается опасности

Максимальный ток заряда и разряда аккумулятора зависит не только от качества ячеек, но и от непрерывного тока BMS. Важен именно непрерывный, а не максимальный ток. Максимальное значение не имеет смысла, если не указано время, в течении которого проводилось испытание. Непрерывный ток BMS должен примерно на 20% превышать предполагаемые зарядный или разрядный токи в цепи. В противном случае плата будет работать на пределе своих возможностей, сильно нагреется и может раньше времени выйти из строя. Хорошая BMS отключает аккумулятор при перегрузке, высоком или низком напряжении и повышенной температуре ячеек

LiFePO4 и генератор автомобиля

Мощность автомобильных генераторов в последние годы неуклонно росла и в современных автомобилях достигает 2000-2500 Вт. Это значит, что при напряжении 14 Вольт генератор способен отдавать потребителям 140 – 180 Ампер.

Однако следует различать номинальный и реальный токи генератора. Номинальная сила тока – это сила тока, которую прогретый генератор отдает при частоте вращения ротора 6 000 оборотов в минуту. Номинальный ток определяют в ходе стандартизованных испытаний, и именно его указывают в характеристиках устройства. Реальный ток зависит от оборотов двигателя, температуры и нагрузки.

C DC-DС зарядным устройством переносной бензиновый генератор становится не нужен. Ведь под капотом уже имеется автомобильный генератор мощностью 1500-3000 Вт. Все что необходимо – это организовать доступ к такому мощному источнику энергии. Правильно подобранное зарядное устройство не только передает сервисным аккумуляторам большую мощность, но и представит доступ к энергии генератора вспомогательным устройствам, например инвертору

Нагрузкой для генератора служит стартовый аккумулятор и различные компоненты электрической системы автомобиля. Часть потребителей в электросистеме работает постоянно, часть не постоянно, но долго, а такие устройства как звуковой сигнал, вентилятор охлаждения радиатора или фонарь заднего хода включаются время от времени не на долго

Стартовый аккумулятор разряжается только во время запуска двигателя, поэтому на восстановление его заряда генератор тратит всего несколько минут, в течении которых отдаваемый им ток резко возрастает. По мере зарядки аккумулятора, ток снижается и в дальнейшем зависит от работающих компонентов электрической системы автомобиля – чем меньше устройств включено, тем меньше ток генератора.

Два DC-DC зарядных устройства могут работать параллельно. В этом случае литиевой аккумулятор будет заряжаться быстрее

Поскольку часть устройств потребляет ток в течении очень короткого промежутка времени и почти никогда все потребители не работают одновременно, на полной мощности генератор работает редко. Исключения составляют экстремальные ситуации, например, пробка на кольцевой дороге вечером в снегопад или прогрев автомобиля перед поездкой после запуска двигателя морозной зимней ночью.

С появлением в автомобиле сервисного литиевого аккумулятора и подключенного к нему оборудования нагрузка на генератор двигателя может значительно возрасти

После того, как в автомобиле появляется сервисный LiFePO4 аккумулятор, и на его основе создается дополнительная электрическая система у генератора возникает новая мощная нагрузка, поведение которой зависит от состояния LiFePO4 аккумулятора.

Разряженный литиевый аккумулятор способен потреблять ток более 150% от емкости. Сила тока зависит от приложенного к аккумулятору напряжения и от его текущей заряженности. Чем выше напряжение источника зарядки и чем сильнее разряжен аккумулятор, тем больше ток. При напряжении источника 14 Вольт ток не уменьшается до тех пор, пока батарея не зарядится до 75-80%, а при напряжении 14,4 Вольта почти до полной зарядки аккумулятора. Это значит, что разряженный LiFePO4 аккумулятор емкостью 100 Ач заставит автомобильный генератор отдавать около 100 А.

DC-DC зарядные устройства для литиевых аккумуляторов емкостью 200 Ач и более