Грамотная зарядка автомобильного литиевого аккумулятора

Уровень проникновения Li-батарей в современное общество достиг 70%, они вытесняют уже даже аккумуляторы AGM. Фактически, любой, кто пользовался литиевыми источниками тока, знает, что они не требуют обслуживания, как свинцово-кислотные. Им не нужно доливать электролит или чистить. Однако правильно заряжать литиевые батареи также важно, как и любые другие. Это продлит срок их службы, а мы надеемся, это руководство поможет вам лучше разобраться в этом процессе.

Основы подзарядки Li-батарей

Прежде чем приступить к процедуре, необходимо знать основные принципы работы этих АКБ. На рынке представлено два типа источников питания, основанных на литии: литий-ионные и литий-железо-фосфатные. Ниже приведены основные параметры обоих типов.

Схема зарядки литиевых батарей

Li-ion батареи состоят из двух электродов: положительного и отрицательного. При заряде электроны возвращаются к аноду, а ионы лития реинтеркалируют себя в катоде. Это восстанавливает ёмкость аккумулятора.

Зарядные температуры

Диапазон температур зарядки литиевых аккумуляторов:

• Литий-ионные аккумуляторы: 0-50℃.
• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы: 0-60℃.

Фактически, при температуре ниже идеальной скорость подзарядки будет ниже, а при температуре ниже допустимой – АКБ может выйти из строя. В целях безопасности мы рекомендуем заряжать при температуре от 10 до 35 °C, это особенно важно для батарей электромобилей или кемперов.

Напряжение зарядки литиевого аккумулятора

Напряжение полностью заряженной батареи:

• Литий-ионные аккумуляторы: 4,2 В на элемент.
• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы: 3,6 В на элемент.

На рисунке ниже показана разница в напряжении зарядки между ними.

При зарядке, если разница между напряжением батареи и максимальным зарядным напряжением составляет менее 100 мВ, а ток зарядки литиевого аккумулятора зарядки снижается до значения C/10, то он считается полностью заряженным. Значение C зависит от характеристик АКБ или её элементов.

Система управления BMS, предотвращающая перезарядку

В процессе зарядки роль защитной системы незаменима. В процессе подзарядки BMS всегда имеет функцию защиты от перезаряда. Обязательные функции безопасности прерывают зарядку для защиты батареи от перенапряжения. BMS контролирует температуру и отключает АКБ во избежание перегрева.

Кроме того, система может оптимизировать равномерную зарядку (балансировку) между всеми ячейками батареи. Без этой функции самый старый модуль изнашивался бы быстрее остальных. Поскольку срок службы аккумуляторной батареи напрямую зависит от эксплуатационного периода самой изношенной ячейки, хорошая система балансировки продлит срок её службы.

BMS может определять состояние заряда и исправность аккумулятора. Например, состояние исправности 85% означает, что его ёмкость снизилась на 15% с начала срока службы. Это интересный признак, поскольку известно, что потеря 30% от первоначальной ёмкости означает, что батарея приближается к концу своего химического срока службы и приближается время её замены.

Почему важно правильно заряжать АКБ

Свинцово-кислотные аккумуляторы могут выйти из строя из-за перезарядки. Неполный заряд также может нанести им серьёзный вред. К счастью, для литиевых батарей таких запретов не существует. Вы можете использовать их при заряде свыше 60% без риска повредить. И вам не нужно сразу же заряжать их после полного разряда. Это очень удобно, когда возвращаешься домой после весёлого, но утомительного дня на даче.

Однако также необходимо правильно заряжать нашу батарею, это продлит срок её службы.

Как заряжать Li-батарею?

Выберите правильное зарядное устройство в зависимости от типа литиевого аккумулятора (литий-ионный или литий-железный)
Выбор правильного ЗУ продлит срок его службы. Но неправильный прибор может повредить АКБ.

Как уже упоминалось выше, напряжение литий-ионного источника составляет 4,2 В на элемент, а напряжение литий-железо- фосфатного — 3,6 В. Как видим, напряжение у любой из групп различается, поэтому выбор зарядки для определённого литиевого АКБ очень важен.

Как же выбрать подходящее зарядное устройство? Проще всего, прочтите его описание. В нём указано, какие типы батарей можно заряжать с его помощью. В чрезвычайных случаях ЗУ для свинцовых АКБ способно подзарядить литиевый аккумулятор, но это рискованно. Если все же пришлось заряжать неподходящим устройством, то выбирайте профили заряда для герметичных батарей типа AGM или GEL.

Выберите подходящий ток зарядки литиевых аккумуляторов

Определив тип зарядника, необходимо подобрать такой, чтобы он выдавал нужное напряжение и силу тока. Здесь всё просто, например, ЗУ на 12 В совместимы с АКБ на 12 В, а зарядные устройства на 48 В совместимы с батареями на 48 В. В той же категории АКБ на 12 В можно выбрать различные значения силы тока зарядки (например, 5 А, 10 А, 20 А).

Чтобы выбрать подходящую силу тока, учтите, что максимальный ток зарядки некоторых аккумуляторов составляет 0,5С (C-rate — это показатель скорости зарядки или разрядки батареи, выражающий ток как кратное его номинальной ёмкости).

Для некоторых источников максимальный ток зарядки составляет 1С, а для некоторых — 3С. Поэтому, пожалуйста, ознакомьтесь с руководством пользователя, чтобы узнать максимальный ток зарядки, а затем выберите подходящее зарядное устройство.

Обратите внимание: использование ЗУ с номинальным током, превышающим максимальный зарядный ток аккумулятора, может привести к его повреждению.

Температура и влажность зарядного процесса

Температура

Как упоминалось выше, температура зарядки очень важна. Диапазон температур зарядки для литиевых аккумуляторов:

• Li-ion: 0-50℃.
• LiFePO4: 0-60℃.

Фактически, при температуре ниже идеальной скорость заряда будет слабее, а при температуре ниже допустимой для батареи, она может выйти из строя. В целях безопасности мы рекомендуем заряжать АКБ при температуре от 10 до 35 °C.

Влажность

В любом случае зарядка автомобильного литиевого аккумулятора должна происходить при влажности, не превышающей 75%. В противном случае значительно возрастёт риск короткого замыкания литиевой батареи, что повлияет на безопасность использования Li-батареи.

Этапы зарядки

После приобретения подходящего ЗУ реализовать зарядку АКБ станет проще простого. Вот что нужно делать пошагово:

• Убедитесь, что клеммы батареи чистые. Удалите с них смазку и грязь.
• Сначала подключите красный провод ЗУ к красной клемме АКБ. Затем подключите чёрный (отрицательный) провод к чёрной клемме. Убедитесь, что провода надёжно зафиксированы.
• Подключите зарядное устройство к сети и включите его.
• При использовании умного зарядного устройства можно просто установить его и забыть. Оно автоматически прекратит зарядку. Большинство ЗУ для свинцово-кислотных аккумуляторов требуют установки таймера и отключения зарядного устройства после завершения зарядки. Но для литиевых аккумуляторов это не требуется, поскольку они оснащены функцией защиты BMS.
• Чтобы отключить зарядное устройство, отсоедините его от сети. Отключите сначала чёрный кабель, а затем красный.

Какое время зарядки литиевых батарей

Для обычного зарядного устройства вы можете рассчитать его самостоятельно:

Время зарядки = Ёмкость аккумулятора/Мощность зарядного устройства.

Например, если заряжать батарею ёмкостью 100 Ач с помощью зарядного устройства на 20 А, время зарядки составит 100 Ач/20 А = 5 часов.

Интеллектуальное зарядное устройство автоматически выбирает скорость зарядки. Когда АКБ полностью заряжен, оно переходит в режим поддержания заряда. ЗУ автоматически рассчитает время зарядки «уставшего» автомобильного литиевого аккумулятора и откорректирует процесс.

Как часто следует заряжать

У всех источников энергии наблюдается небольшой саморазряд при длительном хранении. Если Li-батарея хранится на складе или не используется в течение длительного времени, её следует заряжать каждые 3 месяца. Это поможет избежать необратимой потери ёмкости – она должна составлять 50–80% от общей ёмкости.

Длительность цикла зарядки

Свинцово-кислотные аккумуляторы страдают от выраженного никель-кадмиевого эффекта памяти, который проявляется, если они разряжаются лишь частично при каждом использовании. Со временем они «запоминают» уровень разряда, и их ёмкость соответственно снижается. Поэтому для поддержания ёмкости свинцово-кислотные АКБ необходимо регулярно полностью разряжать.

Тем не менее, фактический срок службы лучших свинцовых батарей, как правило, не превышает двух лет, что также является причиной. Гарантия всех производителей никогда не превышает этот срок. К счастью, эффект памяти у литиевых батарей можно игнорировать. Короче говоря:

• Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать и разряжать более 1000 раз, сохраняя при этом 80% своей первоначальной ёмкости.
• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы можно заряжать и разряжать более 4000 раз, сохраняя при этом 80% своей первоначальной ёмкости.