Расставляем точки на Li: Нужна ли тренировка литиевых аккумуляторов?

Последовательно соединенные аккумуляторы

У последовательно соединенных аккумуляторов напряжение увеличивается, а емкость остается прежней.

При последовательном соединенные аккумуляторы должны быть одного типа и возраста. Емкость и производитель так же должны быть одинаковыми. Если один из аккумуляторов до этого использовался, то скорее всего его емкость уже меньше номинальной и во время зарядки он зарядится первым. Но зарядное устройство может не «заметить» этого и попытается полностью зарядить оставшиеся. Температура и давление в корпусе старого аккумулятора возрастут. Начнет выделяться газ, а активный материал пластин станет разрушаться.

Под нагрузкой износ старого аккумулятора усилится. После того как слабые ячейки израсходуют заряд, хорошие еще продолжать давать ток. Напряжение на разряженных ячейках упадет до нуля, а затем их полярность поменяется на противоположную (чаще всего это происходит в больших батареях). Последует неконтролируемы рост давления и температуры и наступит катастрофа.

Заменять батарею последовательно соединенных аккумуляторов рекомендуется целиком. Если меняете только один, состояние заряда всех аккумуляторов должно остаться одинаковым. Небольшую разницу устранит зарядное устройство на этапе абсорбции. При больших отличиях сильнее заряженный аккумулятор будет перезаряжаться, а в не дозаряженном начнется сульфатация.

Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают 24-вольтовым зарядным устройством. Три – 36-вольтовым.

Расставляем точки на Li: Нужна ли тренировка литиевых аккумуляторов?

Прошло уже достаточно времени с тех времен, когда Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы безраздельно властвовали в мобильных устройствах, но с самого начала эпохи Li-ion и Li-pol все не утихают споры по поводу того, надо ли «тренировать» эти аккумуляторы сразу после покупки. Доходит до смешного, в теме обсуждения ZP100 на china-iphone всем новичкам рекомендовали в приказном тоне пройти 10 циклов зарядки-разряда, а только потом приходить с вопросами о аккумуляторах.

Давайте попробуем разобраться, имеет ли такая рекомендация право на жизнь, или это рефлексы спинного мозга (за отсутствием головного, наверное) некоторых индивидуумов, у которых они остались со времен никелевых батарей. Текст может и наверняка содержит орфографические, пунктуационные, грамматические и другие виды ошибок, включая смысловые. Автор будет благодарен за сведения о них (конечно, в приват, а еще лучше с помощью вот этого замечательного расширения), но не гарантирует их устранение.

О терминологии

• А
  (Ампер(A), или миллиампер —
  мА
  , микроампер —
  мкА
  ) — значение силы тока в проводницеке. Может быть как большим, так и маленьким. Ток в 100А может сваривать листы железа, но взяв в руки провода от БП 5В 100А, вы ничего не почувствуете, потому что никаких 100А через вашу кожу не пройдет — сопротивление тела слишком большое для прохождения тока.
• В
  (Вольт(V), или милливольт —
  мВ
  , микровольт —
  мкВ
  ) — значение напряжения. Большое напряжение создаст длинную искру, но при маленьком токе источника вас только треснет, но никак не превратит в горстку пепла. Пример — статическое электричество, напряжения составляет до 10кВ, а токи мизерные.
• Ом
  (Омы(Ohm), или килоом —
  кОм
  , мегаом —
  МОм
  ) — значение сопротивление. Именно высокое сопротивление вашего тела (приблизительно 15 кОм) позволяет вам держать провода из первого пункта. Проходя по проводу, имеющему сопротивление (а все провода имеют сопротивление, и чем провод дальше из провинции китая тоньше, тем оно выше), напряжение падает на определенную величину, которая зависит от силы тока. Поэтому для обогревателя нужен толстый провод, а для лампочки — тонкий, хоть напряжение в обоих случаях 220В. Применительно к аккумуляторам и батареям (да и вообще ко всем источникам тока), можно говорить о внутреннем сопротивлении. Это сопротивление не даст вам получить большой ток за малое время, хотя аккумулятор при коротком замыкании очень к этому стремится — возникающая искра при замыкании клемм — это как раз несколько ампер тока при напряжении меньше вольта. Связано это с тем, что скорость ионов внутри аккумулятора не очень велика. Вязнут, бедняжки, по колено в полимере
• Вт
  (Ватт(W), или милливатт —
  мВт
  , дальше вы поняли, да?) — в простейшем представлении, это мощность постоянного тока, вычисляемая умножением вольт на амперы. К примеру, БП ноутбука, который выдает 3А при напряжении в 20В, и лабораторный блок питания, выдающий 3В, при токе в 20А, отдадут в нагрузку одинаковую мощность в 60Вт. Потребят из сети они больше, из-за того, что их КПД не 100% — часть энергии перейдет в тепло.
• Вт·ч
  (Ватт-час) — мера энергии. Из названия должно быть понятно, что 1 Вт·ч — это энергия, которую кто-то получит (или отдаст), принимая (или отдавая) мощность в 1Вт в течении часа. Или 60Вт в течении минуты. Вот тот БП выше, он как раз отдает каждый час 60Вт·ч. Вот это «правильная» емкость, которая не дает информации о самом аккумуляторе, но дает полное представление о его емкости. Еще есть киловатт-часы,
  кВт·ч
  — их пишут в квитанциях. Если оставить БП включенным, он выжрет энергии за месяц на 60Вт·ч*24*30 т.е. примерно на 43кВт·ч, или на 73 рубля. Разумеется, то, что выдает блок питания на выходе(те 20В и 3А) должен кто-то потреблять, ну и о КПД не забываем, это я упростил.
• А·ч
  (ампер-часы) — Заряд. Общепринято, хоть и ошибочно называется емкостью. Почему ошибочно? Потому что без напряжения, по одной цифре 5А·ч нельзя ничего понять — это говорит лишь о том, что например аккумулятор может выдать ток в 5 ампер в течении часа. Или один ампер в течении 5 часов. А вот сколько будет выдано энергии в течении этого часа — зависит от напряжения питания и от прожорливости потребителя. Проще говоря, А·ч это Вт·ч, из которых выдрали вольты(Вт — В*А, если В убрать, останется А). Казалось бы, что может быть проще — на аккумуляторе написано 2А·ч, 3.7В, умножай 2 на 3.7, получай 7.4Вт·ч и радуйся. Но есть нюанс(с). Вот он:

• xC
  — просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора. Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2*емкость аккумулятора)/h или (0.1*емкость аккумулятора)/h. К примеру, аккумулятор емкостью 720mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5*720mAh/h = 360мА

О чтении даташитов

В гугле был найден даташит на аккумулятор, состоящий из одной странички:

О зарядке

Стандартный метод, которым заряжаются все литиевые аккумуляторы(li-pol, li-ion, lifepo, только токи и напряжения отличаются) это СС-CV, упоминавшийся выше. В самом начале заряда поддерживаем постоянный ток. Обычно это делают схемой с обратной связью в зарядном устройстве — автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому. Как только это напряжение становится равно 4.2 вольтам(для описываемого аккумулятора), больше поддерживать такой ток нельзя — напряжение на аккумуляторе возрастет слишком сильно(мы помним, что нельзя превышать рабочее напряжение у литиевых аккумуляторов), и он может нагреться и даже взорваться. Но сейчас аккумулятор заряжен не полностью — обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток надо снизить. Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим. При снижении этого тока до 30-10мА аккумулятор считается заряженным. Для иллюстрации всего вышеописанного я раскрасил в фотошопе подготовил график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:

О технологии тестирования

В качестве подопытного был выбран вот такой аккумулятор:

О результатах

В результате кропотливой работы(а вы сами попробуйте тыкать зарядку на протяжении 2 недель) были получены два графика:

А вот китайский аккумулятор на 5000mAh набрал всего 3000:

О выводах

1. Тренировка литиевых аккумуляторов, состоящих из одной банки, бессмысленна.
   Не вредна, но тратит циклы работы аккумуляторов. В мобильных устройствах тренировку нельзя даже оправдать работой контроллера — параметры аккумулятора одинаковы, не меняются в зависимости от модели и времени. Единственное, на что может влиять недостаточный разряд — на точность показаний индикатора заряда (но не на время работы), но для этого достаточно одной полной разрядки раз в полгода. Еще раз. Если у вас плеер, телефон, рация, кпк, планшет, дозиметр, мультиметр, часы или любой другой мобильный девайс, использующий аккумулятор Li-Ion или Li-Pol(если он съемный, на нем будет написано, если он не съемный — то 99% это литий) — «тренировка» длиннее одного цикла бесполезна. Один цикл тоже, скорее всего, бесполезен. Если у вас аккумулятор для управляемых моделей, то первые несколько циклов надо разряжать малыми токами(малыми, хе-хе. Для них малые — это 3-5С. Это вообще-то полтора ампера на 11 вольтах. А рабочие токи там до 20С). Ну, кто пользуется этими аккумуляторами, тот знает. А всем остальным это не пригодится, разве что для общего развития.
2. В некоторых случаях, при использовании батарей с несколькими банками полный разряд-заряд может увеличить емкость.
   В батареях ноутбуков, если производитель поскупился на умный контроллер батареи, который не балансирует банки в последовательном соединении при каждом заряде, полный цикл может увеличить емкость на следующую пару циклов. Происходит это за счет выравнивания напряжения на всех банках, что приводит к их полному заряду. Несколько лет назад мне попадались ноутбуки с такими контроллерами. Сейчас не знаю.
3. Не верьте надписям на этикетках.
   Особенно китайским. В прошлом топике я приводил ссылку, в которой огромный тест китайских батарей не выявил ни одной, емкость которой соответствовала надписи. НИ ОДНОЙ! Всегда завышают. А если не завышают, гарантируют емкость только в тепличных условиях и при разряде малым током.
4. Держите аккумулятор в тепле.
   Смарт в кармане джинс будет работать немного дольше, чем в наружном кармане куртки. Разница может составлять 30%, а зимой и того больше.
5. Подписывайтесь на меня.
   Сделать это можно в моем профиле(кнопка «подписаться»).

Параллельно соединенные аккумуляторы

Несколько параллельно соединенных 12-вольтовых аккумуляторов заряжают 12-вольтовым зарядным устройством. Время зарядки батареи при этом будет больше, чем отдельно взятого аккумулятора

Рекомендации по созданию аккумуляторных батарей

• При последовательном и параллельном соединении все аккумуляторы должны быть одного типа, возраста и иметь одного производителя. Емкость аккумуляторов при последовательном подключении должна быть одинаковой, параллельно можно соединять между собой аккумуляторы разной емкости.
• Если при последовательном подключении, один аккумулятор выходит из строя, в батарее необходимо менять все аккумуляторы. Если один аккумулятор выходит из строя при параллельном подключении, его удаляют, а оставшиеся используют до тех пор, пока они не выработают свой ресурс. После этого аккумуляторы заменяют.

Чтобы избежать преждевременного старения, не допускайте нагрева аккумуляторов. Повышении температуры на каждые 6 ° C свыше 20 С уменьшает срок службы наполовину. Устанавливайте аккумуляторы в хорошо проветриваемых, прохладных местах и оставляете воздушное пространство между ними, чтобы стимулировать тепловыделение.

• Не увеличивайте емкость батареи с помощью аккумуляторов, установленных в другом помещении. Аккумуляторы, расположенные в разных местах, будут работать при различной температуре окружающего воздуха, а их разряд и зарядка будут происходить неравномерно. Это еще больше увеличит разницу температур и приведет к преждевременному старению и выходу батареи из строя. Если аккумуляторы заряжаются или разряжаются высоким током может произойти термический разгон и взрыв.

• Если ток заряда или разряда аккумуляторов в течение продолжительного времени составляет 200 А при напряжении 12 В (100 А при 24 В), выделяется значительное количество тепла. Чтобы его рассеять, используйте принудительную вентиляцию. Для этого во входной воздушный патрубок батарейного отсека установите пожаробезопасный вентилятор. Вентилятор на входе уменьшает риск воспламенения водорода, выделяемого аккумуляторами. (Некоторые стандарты требуют принудительной вентиляции воздуха в любое время, когда аккумуляторы подключены к зарядному устройству с выходной мощностью более 2 кВт, то есть 167 ампер при 12 вольтах или 83 амперах при 24 вольтах).
• Регулятор напряжения любого мощного зарядного устройства должен иметь датчик температуры, который уменьшает напряжение зарядки при нагреве аккумуляторов
• Аккумуляторные батареи большой емкости с высоким током заряда и разряда устанавливают в жилых отсеках только в герметичных емкостях с вентиляцией, выведенной наружу.

Зарядные устройства с несколькими выходами

Для одновременной зарядки нескольких аккумуляторов от сети 220 В используют зарядные устройства с двумя или тремя выходами. Если необходимо подключить большее количество аккумуляторных групп, устанавливают одно из перечисленных ранее устройств развязки.

Например, чтобы зарядить четыре батареи аккумуляторов потребуется одно зарядное устройство с тремя выходами и одно развязывающее реле или зарядный разделитель.

Примеры зарядных устройств с несколькими выходами:

• Ultra Light зарядное устройство
• 30 Ампер
• Зарядные профили для Gel, AGM, жидко-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов. Режим блока питания и половинной мощности. Вход для BMS
• Два выхода Каждый выход зарядного устройства способен нести максимальный ток. Суммарный ток не превышает 30 А

ЗАКАЗАТЬ

Гарантия 2 года

• Ultra зарядное устройство
• 60 Ампер
• Морское зарядное устройство. КПД > 90%. Три выхода. 12 зарядных профилей. Gel, AGM, жидкий-электролит, LiFePO4.
• Температурный датчик в комплекте Устройство уменьшает зарядное напряжение, если температура аккумулятора превышает 20 С

ЗАКАЗАТЬ

Гарантия 5 лет

• PS1255 зарядное устройство
• 10 Ампер
• Водонепроницаемое зарядное устройство. Два выхода. Ток 10 А
• Подходит для одного двух независимых или последовательно соединенных аккумуляторов Зарядный ток изменяется от 0 до 10 А на канал

ЗАКАЗАТЬ

Гарантия 2 года

Особенности зарядки при параллельном соединении

Во время начала этого процесса предпочтительной является передача довольно большого зарядного тока. Ведь сначала будет восстанавливаться поверхность аккумулятора, а потом — нижние его слои. Одновременно с этим желательным является уменьшение тока, поскольку снижается интенсивность электрохимической реакции, вследствие чего из-за большого количества энергии может «закипеть» электролит (будет происходить его разложение).

Если рассматривать один из самых популярных типов аккумуляторов – свинцово-кислотный, то он при нарушении данного предписания вряд ли сразу выйдет из строя. Но вот срок его службы явно существенно сократится. Вообще, если говорить о зарядке источников питания, то стоит сконцентрировать внимание на том, что желательно пользоваться заводскими приборами. Если эксплуатировать что-то иное, то могут быть не учтены определённые аспекты (или неправильно приняты во внимание), что обернётся проблемами в будущем.

Выбор и установка оборудования

Номинал устройств и сечение кабеля

Ток, потребляемый сильно разряженным аккумулятором, достигает 100% его емкости и у большой сервисной батареи может превысить возможности генератора. В этом случае заряженный стартовый аккумулятор постарается выровнять свое напряжение с сервисным и тоже станет для него источником тока. Поэтому кабель и сами устройства развязки должны быть рассчитаны на это.

Все кабели, идущие от разделительной системы должны быть одного размера, сечения и как можно более короткими. То же самое касается кабелей, идущих от отрицательного полюса аккумуляторов к шине и соединяющих аккумуляторы в батарее. Все аккумуляторы должны быть одного типа, размера, возраста и разряжены одинаково

Устройства защиты

Кабеля идущие от аккумуляторов необходимо защищать. Для этого как можно ближе к положительной клемме аккумуляторной батареи устанавливают предохранитель или автоматический выключатель. Незащищенным остается только участок кабеля от клеммы до предохранителя и риск пожара от случайного короткого замыкания уменьшается.

Дополнительная мера безопасности — главный выключатель, который полностью отсоединяет аккумуляторы от источника зарядки.

Принудительное соединение

Системы раздельной зарядки разъединяют стартовый и сервисный аккумуляторы при неработающем двигателе. Но если стартовый аккумулятор «сел» и запустить двигатель не удается аккумуляторы нужно соединить намеренно. Такой возможностью обладают некоторые модели развязывающих реле. Однако большой пусковой ток способен сварить контакты между собой и вывести реле из строя. Чтобы этого не произошло параллельно реле развязки устанавливают шунтирующий переключатель и для аварийного пуска двигателя используют его.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Особенности комплектования батарей аккумуляторов

Все три способа соединения отдельных источников питания в комплекс подчиняются не сложным, но важным для эффективной и долгосрочной эксплуатации правилам.

Последовательно-параллельная схема подключения на примере литий-ионных батарей

Пролонгированная работа батареи и ее экономическая целесообразность может быть обеспечена при соблюдении следующих правил:

• электрическая емкость включаемых в комплекс источников не должна отличаться на величину, превышающую 5% от номинальной;
• рабочие напряжения отдельных элементов батареи должны находиться в разумном соотношении;
• эксплуатационное техническое состояние включаемых в комплекс автономного питания элементов должно быть максимально сбалансированным;
• сечение коммутационных линий и шин должно быть рассчитано с учетом токовых нагрузок как внутри батареи, так и во внешних электрических цепях.

Ассортимент предлагаемых рынком источников питания при грамотном подходе позволяет создавать аккумуляторные батареи со всеми необходимыми для надежного использования характеристиками.

Зачем соединять аккумуляторы в один блок?

При работе систем наблюдаются омические потери напряжения. Эта та часть затраченной энергии, которая преобразуется в тепло, не давая полезной работы. Объединяя аккумуляторы определенным образом, можно уменьшить потери, увеличив КПД. Бывают случаи, когда для работы оборудования емкости одного гальванического элемента недостаточно. Покупать батарею большей емкости дорого, да и не всегда удобно (например, проблемы с размещением). Практичнее объединить два однотипных химических источника энергии.

Запросы по характеристикам питания в различных областях различны.

Имея одинаковые и однотипные аккумулирующие элементы легко их удовлетворить, соединяя источники в разных сочетаниях. Это дешевле и практичнее.

Чем отличаются аккумуляторы iPhone и Android

Аккумулятор — это одно из направлений, в котором между собой соревнуются iPhone и производители Android-смартфонов. При этом представители каждой группы думают, что у их визави с аккумулятором дела обстоят намного хуже. Одни говорят, что как можно пользоваться батареей на 2500 мАч, когда у них 5000 мАч и все равно не хватает, а другие говорят об оптимизации и том, что если расходовать бездумно, то и 10000 мАч будет мало. Как обычно обе стороны правы и не правы одновременно.

Как проверить износ аккумулятора на Android

Приводятся примеры того, что iPhone можно пользоваться в течение трех лет, не очищая кэш, на Android его надо чистить X раз в день. В ответ летят упреки, что Apple экономит на всем, включая емкость батареи (конечно, если на этом можно хоть сколько-то сэкономить). Объективно можно сказать только то, что iPhone более устойчив к повреждениям самого смартфона и батареи в его составе (случаи взрыва или отказа встречаются неизмеримо реже), а Android действительно дает более емкие батареи, но цифры обманчивы и работают устройства сопоставимое время.

Большой разницы между iPhone и Android-смартфоном с точки зрения зарядки нет

Умные устройства развязки

• В первую очередь заряжает стартовый аккумулятор до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет предустановленного значения
• Когда стартовый аккумулятор заряжен, изолирует его и доводит напряжения на следующем аккумуляторе до того же значения. Возвращается к зарядке стартового аккумулятора, если обнаруживает, что его напряжение снизилось.
• Повторяет этот процесс для всех подключенных аккумуляторов.
• После того как все аккумуляторы заряжены до одного и того же напряжения, соединяет их все параллельно.
• Если напряжение на каком-либо аккумуляторе падает, например, из-за подключенной мощной нагрузки, Pro Split R изолирует все аккумуляторы и заряжает только тот, чье напряжение понизилось.
• Чтобы точно определить момент переключения, контролирует скорость изменения напряжения, а не просто срабатывает при достижении определенного порога.
• Модель номиналом 180 А допускает перегрузку по току до 2000 А

Как правильно соединить два аккумулятора?

Для успешного осуществления данной операции стоит следовать следующим советам:

1. Необходимо, чтобы и первый и второй аккумулятор были в идеальном состоянии. Как известно, аккумуляторные батареи, после определенного числа циклов заряда и разряда, начинают портиться, приходить в негодность, и как следствие, быстрее разряжаться. Если подключить к новому аккумулятору старый, то старый аккумулятор будет «поглощать» энергию из нового, и в конечном итоге оба элемента питания будут разряжены. Это же, в свою очередь, не позволит завести силовой агрегат.
2. Следует использовать коммутатор для второго аккумулятора. Это устройство позволит использовать энергию первого аккумулятора, но позволит сохранить заряд второй зарядной емкости. Это же позволит всегда оставаться уверенным в том, что можно будет спокойно «сесть и уехать».
3. Для того, чтобы не пострадала электропроводка транспортного средства, стоит использовать более мощный генератор, или же установить еще один.
4. Аккумуляторные батареи должны быть примерно одинаковой мощности, если же батареи будут разной мощности, то это может привести к выходу из строя элементов питания.
5. Необходимо использовать короткие шнуры для соединения аккумуляторных батарей, тогда процесс работы этих аккумуляторов будет наиболее эффективным.

Итак, постаравшись соблюсти данные рекомендации, можно cделать свой досуг на природе, на рыбалке, в походе или на охоте поистине красочным и незабываемым.

Однако, нужно определиться со способами подключения двух аккумуляторов друг к другу.

Первый способ: последовательное соединение: перемычка накидывается на клеммы: своя перемычка на «минусовые», своя перемычка на «плюсовые», далее оставшиеся две «противоположные» клеммы двух аккумуляторов соединяются между собой, ну а «плюсовые» и «минусовые» провода подключаются к остальной электрической системе транспортного средства.

Второй способ: параллельное соединение: при данном виде соединения двух аккумуляторов, перемычка накидывается следующим образом: соединяются «минусовые» и «плюсовые» клеммы аккумуляторных батарей, далее отводятся от спаренных элементов питания провода, которые подключаются ко всей остальной электрической системе автомобиля.

После того, как аккумуляторы были подключены между собой, следует сделать установить между ними либо коммутатор, либо переключатель.

Этот шаг позволит использовать энергетический ресурс только одного аккумулятора. Например, при выключенном двигателе, будет работать свет автомобиля, или же аудиосистема.

Если же двигатель транспортного средства включен, то энергия, необходимая для работы электроприборов в автомобиле, вырабатывается особым генератором. Но, правда, гораздо сильнее тратится топливо в транспортном средстве, а это, в свою очередь, приводит к возникновению неимоверных расходов на топливо.

Заключение

Подытоживая вышесказанное, стоит сказать о том, что установка периферийного элемента питания в автомобиль, станет прекраснейшим решением. Теперь можно не бояться внезапной разрядки аккумулятора, и последующих проблем с получением искры для зажигания.

Но второй аккумулятор будет эффективен лишь тогда, когда он был установлен и соединен с первым в соответствии с общепризнанными рекомендациями и нормами. Неверно подключенные батареи, станут настоящей головной болью для автолюбителя. При выборе аккумулятора, необходимо ориентироваться не только на размер, емкость и бренд, а также четко понимать назначение аккумулятора и сферу его применения. Например существуют стартерные и тяговые аккумуляторы, предназначенные для разных целей.