До какого напряжения заряжать LiFePO4 аккумуляторы
Чтобы литий-феррофосфатные аккумуляторы дольше служили и по максимуму проявляли свои преимущества, их нужно правильно заряжать. Зарядка осуществляется постоянным током, постоянным напряжением или с поэтапным сочетанием этих способов. При использовании 2-ступенчатого метода вначале под действием постоянного тока увеличивается напряжение, после чего оно остается неизменным, и происходит насыщение аккумулятора.
На 1-м этапе элементы питания набирают около 90–95% заряда, а на 2-м этапе – оставшийся заряд. Алгоритм CC/CV обеспечивает быструю подзарядку элементов питания без риска их перезаряда, причем значительный рост напряжения наблюдается в конце зарядного цикла. Потребляемый ток стремительно уменьшается, и зарядник отключается.
Особенности зарядки LiFePO4
Заряжать LFP элементы и АКБ рекомендуется после каждого использования, если уровень заряда значительно снизился. Эффекта памяти такие аккумуляторы не имеют, поэтому заряжать их можно при любом уровне заряда – хоть 20%, хоть 50%. Критическое напряжение разряда LiFePO4 аккумуляторов составляет 2 В. При таком значении элементы питания требуют немедленной подзарядки, иначе они деградируют и теряют работоспособность.
Хотя в сравнении с остальными типами литиевых источников питания LFP ячейки более устойчивы к высокому напряжению, испытывая его в течение длительного времени, они деградируют. Это связано с появлением на аноде металлического лития, окислением материала катода и снижением его стабильности. К тому же, образующийся диоксид углерода увеличивает давление в элементах.
Напряжение литий-железо-фосфатных аккумуляторов
LFP элементы имеют:
- номинальное напряжение 3,2 В;
- напряжение полного заряда LiFePO4 3,65 В;
- минимально допустимое рабочее напряжение (под нагрузкой) – 2,8 В;
- минимально допустимое напряжение в разряженном состоянии – 2 В;
- напряжение средней точки 3,3 В;
- безопасное напряжение зарядки – от 3,4 до 3,65 В;
- диапазон рабочих напряжений – от 2 до 3,2 В.
При напряжении ЗУ ниже 3,3 В реакции протекают слабо или вообще не протекают. При напряжении 3,4–3,65 В ионы лития отправляются от катода к аноду и внедряются в его кристаллическую структуру. Чем выше напряжение зарядки, тем больше ионов лития встраивается внутрь кристалла анода.
При низком пороговом напряжении элементы заряжаются не полностью, из-за чего сокращается время их автономной работы. При высоком напряжении заряда (свыше 3,8 В) разрушается органический электролит. Поэтому при максимальном напряжении LiFePO4 аккумуляторы нужно отключать от зарядки. В вопросе, до какого напряжения заряжать LiFePO4 аккумуляторы, рекомендуется придерживаться значения в 3,65 В на ячейку.
Температура при зарядке
Заряжать LFP аккумуляторы допустимо при температурном режиме от 0 до +40 °С, оптимально – от +5 до +25 °С. Некоторые виды LiFePo4 элементов допускают зарядку при минусовых температурах, но тогда зарядный ток снижают до 0,05–0,1 С (до 5–10% емкости). От критического нагрева ячейки и АКБ оберегает система управления.
Но контроль температуры способно осуществлять и ЗУ с температурным датчиком. Такие зарядники уменьшают напряжение при нагреве ячеек выше 20 °С и отключаются при нагреве до 55 °С. По сути такие ЗУ перестраховывают BMS плату и обеспечивают дополнительную защиту.
Напряжение аккумуляторных батарей LiFePO4
Для получения нужных рабочих характеристик LFP ячейки соединяются в аккумуляторные батареи. Для использования в одной сборке берут элементы с одинаковыми значениями емкости и напряжения, в идеале – из одной партии, чтобы минимизировать риск появления дисбаланса в процессе эксплуатации АКБ.
Схема соединения ячеек зависит от необходимых значений емкости и напряжения. При последовательном соединении суммируется напряжение элементов при неизменной емкости, а при параллельном соединении наоборот – напряжение остается константой, а емкость суммируется. Так, чтобы получить АКБ напряжением 24 В, нужно последовательно соединить 8 ячеек (в схеме обозначается 8S), а для сборки АКБ напряжением 36 В – 12 ячеек (12S ). Для соединения элементов используется точечная сварка и специальные перемычки.
Возникает закономерный вопрос – до какого напряжения заряжать АКБ LiFePO4 на 36 вольт или другого напряжения? У моделей напряжением 36 В верхний порог отсечки составляет 43,8 В, а нижний – 24 В. У батарей напряжением 24 В верхний порог отсечки равен 29,2 В, нижний – 16 В. У АКБ на 48 В верхний порог отсечки – 54,6 В, нижний – 32 В. У моделей на 60 В верхний предел соответствует 73 В, нижний – 40 В, а у аккумуляторных батарей на 72 В – 87,6 В и 48 В.
Управление зарядкой LFP аккумуляторов
BMS плата ограничивает предельное напряжение каждой ячейки и аккумуляторной сборки, не допускает их чрезмерного заряда, глубокого разряда и КЗ. Зарядник по сигналу BMS платы останавливает работу, когда напряжение достигает предельного значения. Защита срабатывает при напряжении элемента выше 3,8 В. Но в вопросах защиты и безопасной работы аккумуляторов не стоит полагаться только на работу BMS платы. Первостепенным уровнем защиты выступает зарядное устройство и подключаемое к АКБ оборудование.
Заряжаем аккумулятор LiFePO4 правильно
LiFePO4 – это разновидность литиевых аккумуляторов, в которых положительным электродом выступает феррофосфат лития, а анодом – графит. Их преимущества перед свинцово-кислотными моделями состоят в большей удельной емкости и продолжительном сроке службы.
Заряжать аккумуляторы LiFePO4 следует постоянным током, постоянным напряжением или комбинировать оба этих метода. При двухступенчатой зарядке напряжение следует повысить до 14,4-14,6 Вольт при помощи постоянного тока, после чего насыщение аккумулятора будет происходить при постоянном напряжении. После одного этапа зарядки аккумулятор набирает около 90-95% емкости, а после двух – 100%.
Когда заряжать батарею LiFePO4?
Если аккумулятор разрядился не полностью, то подзаряжать его необязательно. В LiFePO4 отсутствует сульфатация, которая уменьшает емкость частично заряженных свинцово-кислотных аккумуляторов. Но если система управления отсоединяет аккумулятор от нагрузки из-за падения напряжения, то лучше немедленно подзарядить его.
Рекомендации по температурному режиму
Зарядное устройство способно контролировать температуру батареи. Процесс зарядки должен происходить при температурах от 0 до 40 градусов. Нужно помнить, что при отрицательной температуре зарядный ток следует снизить на 5-10% от емкости батареи. Перегрев аккумулятора не допускает система управления, но температуру может контролировать и зарядное устройство, оснащенное соответствующим датчиком: оно автоматически снижает напряжение при нагреве батареи до 20 градусов и отключается, если ее температура достигает 55 градусов. Таким образом, зарядка дублирует функционал платы BMS и повышает уровень защиты.
Параллельное и последовательное соединение батарей
Важно, чтобы напряжение последовательно или параллельно соединяемых аккумуляторов совпадало. Разница не должна превышать 50мВ (точное значение отмечает производитель аккумулятора). Одинаковое напряжение уменьшает вероятность возникновения дисбаланса в процессе эксплуатации. Если напряжения будут отличаться более, чем на 50 мВ, то перед соединением, батареи следует зарядить по отдельности при помощи одного зарядного устройства, а через несколько часов проверить их состояние.
Соотношение напряжения зарядки и емкости LiFePO4
Если использовать зарядное устройство с более низким напряжением, чем требует аккумулятор, то подзарядить его не получится. При более высоком напряжении ионы покинут катод и будут внедряться в кристаллическую структуру анода. Процесс осуществляется под воздействием силы, которая вбивает ионы внутрь кристалла. Чем сильнее это воздействие, тем больше ионов проникнет в кристалл, и тем большую нагрузку он испытает. Так, эффективность процесса зарядки зависит от напряжения зарядного устройства.
При понижении порогового напряжения литий-железо-фосфатная батарея заряжается не полностью, что снижает время ее непрерывной работы, но не влияет на срок службы, в отличие от свинцово-килсотных батарей. У пониженного напряжения есть преимущество: снижение стресса аккумулятора во время зарядки. Аккумуляторы LiFePO4 можно безопасно заряжать до 4,2 Вольт. Если использовать более высокое напряжение, то органический электролит разрушается. Несмотря на заявленную стойкость к перезаряду после того, как аккумулятор наберет полную емкость, его следует отключить от источника зарядки. Время подключения к сети заряженного аккумулятора должно быть сведено к минимуму.
Как зарядить батарею от генератора двигателя?
Особенности зарядки литий-железо-фосфатных батарей от генератора двигателя:
— На многих автомобилях и большинстве катеров используются генераторы с постоянным выходным напряжением. Это значит, что во время работы двигателя, батарея находится под повышенным напряжением, что снижает срок его работы.
— На авто с двигателями типа EURO 5/6 напряжение генератора зависит от режима движения и может меняться от 11,5 д 15,5 Вольт. При таком напряжении, аккумулятор LiFePO4 не будет заряжаться, а постоянные колебания напряжения вызовут срабатывание защиты.
— После разрядки, аккумулятор создаст длительную нагрузку на генератор, приближенную к максимальной. Таким образом, генератор будет работать на полной мощности и перегреваться, а при недостаточном напряжении может сгореть.
— Сила тока автомобильного или лодочного генератора может быть выше параметра, допустимого для аккумулятора.
— Если BMS разорвет соединение между аккумулятором и генератором во время работы двигателя, то возникнет скачок напряжения, способный повредить диоды и регулятор генератора. Расположение DC-DC устройства между стартовым и сервисным литиевым аккумулятором поможет устранить эту проблему, защитить генератор и зарядить батарею LiFePO4 в правильном режиме.
Система управления батареей
Литий-железо-фосфатные ячейки могут безопасно функционировать в диапазоне 2-4,2В. По сравнению с прочими типами литиевых элементов, они более устойчивы к напряжению. Но длительное воздействие повышенного вольтажа приводит к накоплению металлического лития на аноде и безвозвратно ухудшает рабочие характеристики элементов питания. Материал катода подвергается окислению и теряет стабильность, а выделяющийся в результате реакции диоксид углерода увеличивает давление в ячейках.
Процесс зарядки может быть приостановлен по сигналу BMS, после чего напряжение с аккумулятора снимается и создается дополнительный уровень защиты. Если в аварийной ситуации BMS выдает нулевое напряжение, используется разъем BMS 1. При высоком положительном напряжении задействуется BMS 2. Вне зависимости от ситуации, зарядка продолжится после того, как будет устранена причина отключения. Система управления ограничивает максимальное напряжение каждого элемента и батареи в целом. Срабатывание защиты происходит, если напряжение ячейки превышает 3,8 Вольт, а общее напряжение LiFePO4: 15,2-15,6 Вольт.
Разряд аккумулятора ниже определенного уровня также недопустим. При напряжении ячейки ниже 2В, материал электродов начинает разрушаться, поэтому минимальное рекомендуемое напряжение для большинства моделей: 10,5-11 Вольт. Система управления позволяет защитить литиевый аккумулятор от перезарядки, чрезмерного заряда и короткого замыкания. Но первым уровнем защиты выступает вовсе не BMS, а зарядное устройство и подключаемое к АКБ оборудование.
Выбираем зарядку для LiFePO4
Полностью заряженный 12-вольтовый аккумулятор LiFePO4 имеет напряжение 13,3-13,4В. Аналогичный параметр в свинцово-кислотной модели будет составлять 12,6 -12,8 Вольт. Если разрядить такое устройство до 80%, то его напряжение изменится всего на 0,5В. Зарядные устройства для свинцово-кислотных и литий-железо-фосфатных моделей имеют одинаковый принцип работы и отличаются только отсутствием стадии кондиционирования, более высоким напряжением на один элемент, а в некоторых случаях – поддерживающей зарядки.
Процесс зарядки свинцово-кислотных батарей включает три-пять стадий, переход между ними осуществляется автоматически, в соответствии с уровнем заряда аккумулятора. Вначале зарядное устройство устанавливает максимально возможный ток, благодаря чему напряжение аккумулятора постепенно увеличивается. Чтобы сохранить силу тока постоянной, зарядное устройство повышает входное напряжение, делая это до тех пор, пока оно не повысится до предельного значения. Дальнейшая зарядка происходит при снижающемся токе и фиксированном напряжении, а при опускании силы тока до 10% от номинального значения, вторая стадия заканчивается. После нее происходит этап кондиционирования и заключительная стадия – поддерживающая зарядка, препятствующая саморазряду аккумулятора, потере емкости и сульфатации.
Свойства зарядных для LiFePO4
Зарядные устройства для литий-железо-фосфатных аккумуляторов используют алгоритм CC / CV: постоянный ток/постоянное напряжение, обеспечивающий быструю зарядку. Зарядка этих батарей происходит по принципу, отличному от зарядки свинцово-кислотных моделей. Например, литиевые аккумуляторы не нуждаются в режиме десульфации электролита и не требуют выравнивания: использование напряжений свыше 15В вызовет срабатывание защиты или повредит железо-фосфатные ячейки.
Дозарядка свинцово-кислотных батарей осуществляется при напряжении аккумулятора 12,7В, и поддерживающем напряжении зарядного устройства 13,3-13,8В. Подключенное к аккумулятору зарядное устройство предотвращает его саморазряд и обеспечивает питание потребителей. При напряжении 12,7В литий-железо-фосфатная модель разряжена на 85-95%, поэтому для них уровень дозарядки выше: 13,1-13,2В. Будучи постоянно подключенными к электросети и батарее, некоторые зарядные устройства проводят «профилактическую» дозарядку свинцово-кислотных аккумуляторов каждые семь дней. Устройствам LiFePO4 такая частая зарядка не нужна, их лучше хранить разряженными наполовину, подзаряжая приблизительно раз в полгода, чтобы избежать безвозвратных потерь емкости.
Перед началом работы современные зарядные устройства определяют текущее сопротивление аккумулятора при помощи коротких импульсов напряжения. Эта информация позволяет определить, с какой стадии нужно начинать зарядку. Поскольку, даже в разряженном состоянии LiFePO4 сохраняет напряжение 13В, некоторые устройства посчитают его почти полностью заряженным и перейдут к поддерживающему этапу. Максимальная продолжительность периода абсорбции свинцово-кислотных моделей составляет 480-600 минут, а у железо-фосфатных она значительно короче: от 480 до 600 минут. Так, если ток в цепи не снизился до номинального значения, установленного в зарядном устройстве: существует утечка на землю или нагрузка, аккумулятор будет находиться подл напряжением 14,4В не полчаса, а 8-10 часов.
Можно ли заряжать LiFePO4 устройством для свинцово-кислотных батарей?
Зарядные устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов можно применять для зарядки LiFePO4, только если:
— Устройство не оснащено автоматическим/неотключаемым режимом выравнивания или десульфтации;
— Напряжение зарядного устройства – не более 14,6В;
— Между этапом абсорбции и поддерживающей зарядкой отсутствует стадия кондиционирования с напряжением 14,0-14,1В.
После того как полная зарядка LiFePO4 от такого устройства закончится, батарею необходимо отключить, чтобы не осуществлялась дозарядка по неподходящему алгоритму. Конечно, специализированная зарядка для LiFePO4 – лучшее решение для сохранения емкости и продления срока службы устройства. Вольтметр не даст точного представления о состоянии литий-железо-фосфатной батарей, определять уровень заряда следует с помощью счетчика амперчасов или батарейного монитора.
Что такое Lifepo4 аккумулятор и как им пользоваться
Чтобы обеспечить технику электроэнергией, производители использовали свинцово-кислотные аккумуляторы. С развитием технологий появились литий-ионные аккумуляторы с более высокой энергетической плотностью, что позволяло дольше пользоваться техникой без подзарядки. Такие аккумуляторы используются до сих пор. Производители устанавливают их в мобильные телефоны, цифровые камеры, ноутбуки и даже электромобили. Главный недостаток литий-ионных аккумуляторов — они быстро изнашиваются.
Чтобы продлить жизнь литий-ионным аккумуляторам, американский профессор придумал новую технологию. Он разработал LiFePO4 аккумулятор и стал использовать его как катод к литий-ионному аккумулятору. Однако новый тип аккумулятора обладал меньшей емкостью и все еще не мог выйти на широкий рынок. Чтобы решить проблему, американский профессор привлек инвесторов. Среди них была небезызвестная компания Motorola. Деньги инвесторов позволили довести технологию до ума и вывести LiFePO4 аккумуляторы на широкий рынок.
Сейчас LiFePO4 аккумуляторы набирают все большую популярность, активно вытесняя своих конкурентов.
Не превышайте допустимых значений.
Любые литий-ионные аккумуляторы, в том числе новые LiFePO4, быстро изнашиваются, если их разряжать до минимума или долго держать на зарядке. Если часто разряжать батарею ниже допустимых значений, она начнет терять емкость и со временем будет быстрее разряжаться. Если перезарядить батарею, она вздуется из-за скопления газа внутри ячеек и быстро выйдет из строя.
Чтобы продлить срок службы литий-железо-фосфатного аккумулятора, заряжать аккумулятор рекомендуется до 3,65V (пик 3,7V), разряжать не ниже 2,5V (пик 2V)
Используйте защитную плату BMS
В мобильных телефонах и электромобилях аккумуляторы обычно заряжаются до максимума и после этого сразу используются. Но если не отключить зарядное устройство после полной зарядки, аккумулятор разбухнет и выйдет из строя. Однако необязательно пристально следить за напряжением аккумулятора, чтобы он не разряжался до минимума и не перезаряжался. Производители придумали как решить эту проблему. Они устанавливают на каждый аккумулятор защитную плату BMS. Плата контролирует параметры источника питания, от которого заряжается аккумулятор, и полностью управляет процессом разрядки и зарядки.
Если LiFePO4 аккумулятор начнет перезаряжаться, плата BMS обеспечит равномерную нагрузку на ячейки. Если аккумулятор сильно разрядится, плата BMS отключит его от потребителя энергии.
Если вы покупаете не целый аккумулятор, а только ячейки и не устанавливаете BMS плату, то напряжение при зарядке аккумулятора будет распределяться неравномерно. Например, вы пользуетесь аккумулятором из четырех ячеек LiFePO4. Со временем три ячейки становятся примерно одинаково заряженными, где-то на 3,5V. А заряд четвертой ячейки оказывается гораздо выше — 4, 25 V. В таком случае четвертая ячейка начнет перезаряжаться и выйдет из строя. Даже несмотря на то, что общее напряжение при зарядке остается в пределах допустимых значений.
Если нет возможности поставить защитную плату BMS, постарайтесь поставить хотя бы балансировочные платы. Они помогают сбалансировать напряжение.
Однако балансировочные платы никак не помогут спасти аккумулятор, если все ячейки слишком сильно разрядятся или начнут перезаряжаться. К тому же, если разница в заряде ячеек будет слишком высокой, балансировочная плата не поможет выравнивать напряжение.
Самый надежный способ защитить литий-железо-фосфатный LiFePO4 аккумулятор — поставить защитную плату BMS.
Учитывайте режим работы
Любой аккумулятор можно использовать в двух режимах работы: циклическом и буферном. Циклический режим проще всего объяснить на примере бытовой техники. Вы пользуетесь телефоном целый день, потом ставите его на зарядку, а когда батарея полностью заряжена — продолжаете пользоваться. Буферный режим — это когда аккумулятор постоянно находится на подзарядке. Такой способ работы можно встретить в бесперебойных источниках питания. При буферном режиме работы напряжение аккумулятора редко падает до критических значений, поэтому он служит дольше, чем при циклическом режиме работы.
Чтобы дополнительно продлить жизнь аккумулятору, рекомендуется понизить напряжение заряда. Обычно для LiFePO4 это 3.40-3.45V. Но лучше всего сверится с рекомендуемыми значениями от производителя. Их можно узнать у продавца во время покупки.
Отбалансируйте ячейки
Если Вы решили самостоятельно собирать аккумулятор, то перед сборкой обязательно отбалансируйте ячейки (аккумуляторы 3,2V). Ячейки не всегда бывают одной степени заряженности. Поэтому перед использованием нужно предварительно провести балансировку. Для этого нужно параллельно соединить каждую ячейку — плюс каждой ячейки соединить между собой, и то же самое сделать с минусом. Заряжать соединенные таким образом ячейки нужно до 3,65V.
Если одна или несколько ячеек покажут разность сопротивлений, во время балансировки произойдет выравнивание напряжений.
Преимущества LiFePO4 аккумулятора перед свинцовыми аккумуляторами
Может показаться, что правильно пользоваться литий-железо-фосфатным аккумулятором сложно. Гораздо легче пользоваться привычными свинцово-кислотными аккумуляторами. Но у LiFePO4 есть весомые преимущества:
- От 2000 до 3000 циклов заряда-разряда.
- Срок службы от 10 до 20 лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации.
- Благодаря низкому сопротивлению ячеек, аккумулятор можно зарядить за один час током 1С.
- Аккумулятор не просаживается под нагрузкой. Благодаря этому его КПД составляет 95-98%.
Что нужно запомнить
Чтобы легче усвоить всю информацию в статье, пользуйтесь шпаргалкой.
- Следите, чтобы напряжение аккумулятора не опускалось ниже 2.00 V и не повышалось выше 3,70 V, идеальный диапазон не ниже 2,5V и не выше 3,65V.
- Если покупаете ячейки LiFePO4, не забудьте про защитную плату BMS.
- Понизьте напряжение аккумулятора, если пользуетесь им в буферном режиме. Рекомендуемые параметры от 3,4V до 3,45V.
- Заряжайте аккумулятор специальным зарядным устройством.
- Перед сборкой аккумулятора, отбалансируйте ячейки, чтобы выровнять напряжение.
Лифер 24в разрядился в ноль что делать
Собственно с того момента, как я приобрел умную зарядку, я задался вопросом, как правильно заряжать аккумы. Читал форумы, рекомендации на сайтах разных магазинов, но нигде так и не нашел всей нужной информации, соединенной вместе, может просто плохо искал. Но решил соединить все рекомендации вместе и поделиться с вами. Большинство информации я копировал, кое что писал сам.
Начнём:
Рекомендации по зарядке/разрядке Ni-Cd аккумуляторов
Время зарядки = ( Емкость батарей, мА/ч + 10% ) / Сила тока ЗУ, мА
Ni-Cd аккумуляторы необходимо разряжать после использования, чтобы избежать «эффекта памяти», сокращающий срок службы аккумулятора. Если каждый раз неполностью разряжать батарею, постепенно уменьшается его свойство держать заряд. Если Вы хотите полностью разрядить аккумуляторную батарею, нельзя разряжать меньше порогового значения 0,9 в на 1 элемент. Ниже приведена таблица по которой Вы можете правильно разрядить свою аккумуляторную сборку. 
Никогда не оставляйте никелевые батареи в зарядном устройстве больше, чем на несколько дней, даже в медленном (trickle) зарядном устройстве. Свойство длительного заряда вызывает образование кристаллов, т.н. «эффект памяти».
Необходимо периодически полностью разряжать аккумуляторную сборку (один раз в месяц) приблизительно до 0,9 В на элемент (например при 10,8-вольтовой сборке, состоящей из 9 элементов по 1,2 В, разрядить её до ~ 9 В, но не ниже!).
Никелевые батареи, когда выходят из завода, необходимо подвергать «тренировке». Использование 4-6 циклов (количество циклов, необходимое для достижения полной емкости, разное у разных производителей) ЗУ заряда/разряда при нормальном использовании выводит их в рабочий режим. Батареи, собранные из высококачественных элементов японских производителей, достигают показателей после 4-6 циклов. Другие батареи могут потребовать 50-100 циклов для достижения приемлемых уровней емкости. Процесс тренировки требуется только для новых батарей.
Всегда давайте остыть батарее до комнатной температуры (~20 C) перед зарядом. Заряд батарей при температурах ниже 5 C или выше 50 C значительно снижает срок службы батарей.
Не заряжайте аккумуляторную батарею, если Вы не собираетесь её использовать (или всегда разряжайте её, в этом случае). Если постоянно забывать разряжать Ni-Cd батарею, она постепенно теряет свои свойства держать заряд. Со временем зарядное устройство будет вообще бессильно зарядить такую батарею.
Процесс циклирования (Инициализация) рекомендуется для возврата утерянной емкости никелевых батарей после длительного хранения (6 мес. или более). Циклирование может быть выполнено путем медленного заряда и последующего одного или нескольких циклов разряда/разряда. Следует избегать большого колличества циклирования из-за эффекта износа. 
Рекомендации по зарядке/разрядке Ni-Mh аккумуляторов
Время зарядки = ( Емкость батарей, мАч + 10% ) / Сила тока ЗУ, мА
1. Храните Ni-Mh батареи с небольшим количеством заряда ( 30 — 50% ).
2. Никель-металгидридные батареи более чуствительны к нагреву чем никель-кадмиевые, поэтому не перегружайте их. Перегрузка может отрицательно сказаться на способности батареи держать и выдавать заряд. Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией «Delta Peak» (определение пика напряжения зарядки), то вы можете заряжать аккумуляторы без риска перезарядки и разрушения оных.
3. Никелевые батареи, когда выходят из завода, необходимо подвергать «тренировке». Использование 4-6 циклов (количество циклов, необходимое для достижения полной емкости, разное у разных производителей) ЗУ заряда/разряда при нормальном использовании выводит их в рабочий режим. Батареи, собранные из высококачественных элементов японских производителей, достигают показателей после 4-6 циклов. Другие батареи могут потребовать 50-100 циклов для достижения приемлемых уровней емкости. Процесс тренировки требуется только для новых батарей.
4. Всегда давайте остыть батарее до комнатной температуры (~20 C) перед зарядом. Заряд батарей при температурах ниже 5 C или выше 50 C значительно снижает срок службы батарей.
5. Если хотите разрядить Ni-Mh батарею, то не разряжайте её менее чем до 0,9 В для каждого элемента. Когда напряжение никелевых батарей падает ниже 0,9 В на элемент, обычное электронное зарядное устройство (быстрое или медленное (trickle)) может не смочь активировать батарею и завершить успешный заряд. Такие батареи нужно зарядить до напряжения 0,9 В/элемент током 100-150 mA, затем зарядить до полной емкости током 300 mA (для балансировки элементов).
6. Необходимо периодически полностью разряжать аккумуляторную сборку (один раз в месяц) приблизительно до 0,9 В на элемент (например при 10,8-вольтовой сборке, состоящей из 9 элементов по 1,2 В, разрядить её до ~ 9 В, но не ниже!).
Рекомендации по зарядке/разрядке LiPo аккумуляторов
1. LiPo аккумуляторы по праву заслужили такие отзывы как «самые привередливые, опасные, ненадежные и маложивущие», но несмотря на все эти недостатки, использование данных аккумуляторов в страйкболе достаточно широко, так как они имеют возможность отдавать большие токи разряда.
2. LiPo аккумуляторы очень чувствительны к режимам эксплуатации. Так, в случае разряда такой батареи ниже допустимого она необратимо выходит из строя. Превышение напряжения на батарее может привести к ее взрывному самовозгоранию.
3. При заряде LiPo заряжайте их только специальным зарядным устройством для LiPo и только под присмотром. В случае какого-то внутреннего повреждения во время заряда может произойти самовозгорание и пожар.
4. Никогда не заряжайте аккумулятор без балансира — устройства, контролирующего и выравнивающего напряжения на каждой «банке» в последовательно соединенной батарее. Для автоматических устройств всегда выбирайте режим Balance Charge вместо просто LiPo Charge. Последний не балансирует и не контролирует каждую из банок.
5. Для заряда используйте ток величиной не более 1С, но рекомендуют 0.5-0.7С. По некоторым данным, более медленный заряд продлит срок службы аккумулятора.
6. Заряжайте LiPo аккумуляторы только в режиме LiPo.
7. Если есть возможность — старайтесь использовать батареи с некоторым запасом по номинальному току. Это продлит срок их службы.
Кратко перечислим основные правила эксплуатации LiPo аккумуляторов, дав ниже подробные объяснения причин для интересующихся:
1. LiPo батареи очень чувствительны к режиму эксплуатации. При заряде их используется метод CC-CV. То есть, исходно батарея заряжается некоторым фиксированным током (constant current — CC), при этом напряжение на банках батареи растет. По достижении напряжения 4.20 вольт на каждой банке батарея уже заряжена примерно на 95%, и зарядное устройство переходит ко второй фазе алгоритма заряда CV (constant voltage, постоянное напряжение). При этом ток постепенно снижается так, чтобы напряжение на каждой банке не превысило 4.20 вольт. Эта величина определяется химией LiPo батареи. Превышение ее допустимо не более, чем до 4.25 вольт, а достижение значения 4.30 и выше чревато взрывным самовозгоранием.
2. При разряде в процессе эксплуатации недопустимо снижение напряжения на каждой из банок ниже 3-х вольт. Достаточно один раз посадить LiPo батарею до 2.5 вольт на банку, и ее, как правило, можно будет выбросить. После такого разряда батарея может «вздуться», она теряет более половины емкости и перестает отдавать номинальный ток разряда. В течение некоторого времени батарея теряет емкость, практически, полностью.
3. Отсюда проблема эксплуатации LiPo заключается в том, что при заряде необходимо контролировать напряжение на каждой из банок, чтобы не вывести ее из строя, а при последующем разряде все банки разряжались одинаково, но не ниже допустимого минимума. Обычное зарядное устройство может контролировать напряжение на батарее в целом, но при большом разбросе напряжений на банках вполне возможен вариант, когда на одной из них еще 4.05 вольт, а на второй уже 4.30. Зарядка видит только суммарные 8.35 и продолжает заряжать батарею до 8.40 (4.20*2). При этом напряжение на второй банке превышает 4.30, что с большой вероятностью приводит к возгоранию. При разряде несбалансированной батареи эта же проблема способна привести к переразряду отдельно взятой банки несмотря на то, что суммарное напряжение еще выше, чем 3 вольта х количество банок.
4. Для решения этой проблемы используется специальное устройство, называемое балансиром. В процессе заряда оно следит за напряжением на каждой из банок и выравнивает их между собой. При этом зарядное устройство отключит заряд вовремя, не выводя аккумулятор из строя. При разряде сбалансированной батареи на модели все банки также разряжаются более-менее равномерно, и при снижении суммарного напряжения до 3 вольт на банку должна сработать отсечка регулятора, что предотвратит выход батареи из строя. Многие современные зарядные устройства уже имеют встроенный балансир, которым обязательно следует пользоваться, подключая отдельный балансировочный разъем батареи наряду с силовым и выбирая соответствующий режим заряда. Для устройств, не имеющих встроенного балансира, следует купить отдельное внешнее устройство.
5. Ток заряда LiPo не должен превышать емкости аккумулятора, т.е. максимальный ток заряда равен 1С. Например, для заряда аккумулятора емкостью 2200 мАч ток заряда не должен превышать 2.2 А. В то же время не следует ставить ток заряда меньше, чем 0.5С.
6. Принудительно разряжать или циклировать литиевый аккумулятор нет никакого смысла, так как эти батареи не имеют эффекта памяти и должны храниться в заряженном состоянии (наиболее оптимальный режим хранения — 60% заряда). Ток разряда аккумулятора может быть любым, но не более его номинала, указанного на этикетке также в единицах величины емкости C. Например 20С на аккумуляторе 1000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*1000=20000 мА=20 А. Следует заметить, что если не использовать аккумулятор на пределе его возможностей, то он проживет гораздо большее количество циклов. Скажем, для одного из фирменных дорогих LiPo с номинальным током 30С приводятся такие типовые данные: при заряде и разряде токами в 1С производитель гарантирует 500 циклов без существенной потери емкости. При заряде током 1С, но разряде максимальным допустимым током в 30С количество циклов составит всего 50 (упадет в 10 раз). Это дает хороший пример того, почему желательно иметь запас по току батареи при подборе силовой установки.
Зарядка LiFePO4 (литий-феррофосфатные, также известные как А123, LiFe, LiFo,
литий-фосфаты) аккумуляторов
1. Оригинальные аккумуляторы выпускает американская компания A123 Systems, откуда и пошло их популярное название A123. Они являются развитием направления литий-полимеров и в своей основе имеют химическую формулу LiFePO4 (феррофосфат лития). Благодаря этой формуле они получили много альтернативных названий — LiFe, LiFo, литий-фосфаты, и т.п. Данные батареи обладают массой преимуществ: неприхотливые, неубиваемые, долгоживущие, нетребовательные к частой балансировке, не боятся умеренных перезарядов и переразрядов, отдают большие токи, и главное — штатно допускают очень быстрый заряд за 15-20 минут.
2. Недостатки: ограниченный ряд емкостей, немалый по сравнению с LiPo вес, низкое напряжение на банке и достаточно большая его просадка под нагрузкой. Все китайские аналоги имеют меньшие отдаваемые токи, что сводит на «нет» все остальные их достоинства.
3. Зарядка осуществляется только на специальном зарядном устройстве. Собственно я пока не пользовался ими, поэтому написать полную характеристику по зарядке не могу. Если кто-то может добавить про них, то пишите, я думаю многие уже могут это сделать.
Практические советы по основным типам батарей:
Ток заряда: от 0.3С до 0.5С, где С — емкость аккумулятора в ампер-часах. При условии хорошего охлаждения и контроля температуры — до 1С.
Ток разряда: от 0.3С до 0.1А (чем меньше – тем лучше, но дольше).
Минимальное напряжение при разряде определяется как U=1.25*(N-1) или в расчете на каждую банку U=1.25*(N-1)/N.
Пример для батареи NiMh 1500 мАч 8 банок:
— ток заряда 0.5-0.8 А;
— ток разряда при циклировании 0.1-0.4А (меньше — лучше);
— минимальное напряжение на батарее 8.8 вольт или 1.1 вольт/банку.
Ток заряда: 0.5-1С (меньше — лучше).
Ток разряда: циклирование не требуется, но в целом не выше номинального, выраженного в единицах емкости C.
Минимальное напряжение: 3 вольта на банку.
Пример для батареи LiPo 2200 20C 11.1в:
— ток заряда 1.1-2.2 А;
— ток разряда: до 44А;
— минимальное напряжение на батарее: 9 вольт (но не менее 3 вольта на каждой из банок).
