Буферный режим заряда аккумулятора что это. Буферный режим заряда аккумулятора: особенности и преимущества

Что такое буферный режим заряда аккумулятора. Как правильно настроить буферный режим. Какие преимущества дает буферный заряд для срока службы АКБ. Где применяется буферный режим заряда.

Что такое буферный режим заряда аккумулятора

Буферный режим заряда аккумулятора — это способ эксплуатации, при котором батарея постоянно подключена к зарядному устройству и находится в состоянии подзаряда. При этом аккумулятор может периодически отдавать энергию потребителям.

Основные особенности буферного режима заряда:

• Напряжение заряда устанавливается немного выше номинального напряжения аккумулятора (на 0,05-0,1 В)
• Ток заряда ограничивается на уровне 20-30% от номинальной емкости батареи
• Аккумулятор постоянно подключен к зарядному устройству
• Возможно периодическое подключение потребителей

Где применяется буферный режим заряда

Буферный режим заряда широко используется в следующих областях:

• Источники бесперебойного питания (ИБП)
• Системы резервного электроснабжения
• Альтернативная энергетика (солнечные и ветряные электростанции)
• Телекоммуникационное оборудование
• Системы охранной и пожарной сигнализации

Везде, где аккумулятор используется как резервный источник питания при отключении основной сети, применяется буферный режим заряда.

Преимущества буферного режима заряда аккумулятора

Буферный режим заряда имеет ряд важных преимуществ:

• Увеличение срока службы аккумулятора за счет отсутствия глубоких разрядов
• Постоянная готовность аккумулятора к работе
• Компенсация саморазряда батареи
• Возможность длительной эксплуатации без обслуживания
• Защита от перезаряда и перегрева аккумулятора

При правильной настройке буферный режим позволяет продлить срок службы АКБ в 1,5-2 раза по сравнению с циклическим режимом.

Как правильно настроить буферный режим заряда

Для корректной работы буферного режима необходимо правильно настроить параметры заряда:

1. Напряжение заряда устанавливается на уровне 2,23-2,3 В на элемент для свинцово-кислотных АКБ
2. Ток заряда ограничивается до 20-30% от номинальной емкости батареи
3. Температурная компенсация — снижение напряжения на 3-5 мВ на градус при повышении температуры
4. Выравнивающий заряд раз в 3-6 месяцев повышенным напряжением

Важно не допускать перезаряда аккумулятора, так как это приводит к выкипанию электролита и сокращению срока службы.

Отличия буферного режима от циклического

Основные отличия буферного режима от циклического заряда аккумуляторов:

Параметр	Буферный режим	Циклический режим
Напряжение заряда	2,23-2,3 В/эл	2,4-2,45 В/эл
Ток заряда	20-30% от емкости	До 100% от емкости
Глубина разряда	Небольшая (до 30%)	Глубокая (до 80%)
Длительность заряда	Постоянно	8-12 часов

Циклический режим подразумевает периодический полный разряд и заряд аккумулятора, что сокращает срок его службы.

Особенности буферного заряда разных типов аккумуляторов

Параметры буферного режима зависят от типа аккумулятора:

Свинцово-кислотные AGM аккумуляторы

• Напряжение буферного заряда: 2,25-2,3 В/эл
• Ток заряда: до 30% от емкости
• Температурная компенсация: -3,9 мВ/°C/эл

Гелевые аккумуляторы

• Напряжение буферного заряда: 2,23-2,27 В/эл
• Ток заряда: до 20% от емкости
• Температурная компенсация: -3 мВ/°C/эл

Литий-ионные аккумуляторы

• Напряжение буферного заряда: 3,6-3,65 В/эл
• Ток заряда: до 50% от емкости
• Без температурной компенсации

Важно строго соблюдать рекомендации производителя по настройке буферного режима для конкретного типа АКБ.

Способы реализации буферного заряда аккумулятора

Существует несколько способов реализации буферного режима заряда:

1. С помощью специализированного зарядного устройства с функцией буферного заряда
2. Использование контроллера заряда в системах альтернативной энергетики
3. Применение источника питания с функцией заряда АКБ
4. Схема на основе стабилизатора напряжения и токоограничивающего резистора

Наиболее оптимальным является использование специализированных зарядных устройств с микропроцессорным управлением.

Мониторинг состояния АКБ при буферном заряде

При эксплуатации аккумулятора в буферном режиме важно контролировать следующие параметры:

• Напряжение на клеммах АКБ
• Ток заряда/разряда
• Температура аккумулятора
• Уровень и плотность электролита (для обслуживаемых АКБ)
• Внутреннее сопротивление батареи

Современные системы мониторинга позволяют удаленно отслеживать состояние аккумуляторов и своевременно выявлять неисправности.

Выравнивающий заряд при буферном режиме

Для компенсации разбаланса напряжений между элементами аккумулятора при длительной эксплуатации в буферном режиме рекомендуется периодически проводить выравнивающий заряд:

• Частота: раз в 3-6 месяцев
• Напряжение: на 5-10% выше буферного
• Длительность: 24-48 часов

Выравнивающий заряд позволяет восстановить емкость АКБ и продлить срок ее службы.

Как правильно заряжать аккумулятор — инструкция и советы

Эксплуатационный срок службы всех без исключения аккумуляторных батарей диктуется несколькими факторами: качеством конструкции самой батареи, используемыми материалами, типа модели. Но самый главный, решающий фактор – это

правильный батарейный заряд, о котором знают не все пользователи современных аккумуляторов.

Небольшой обзор мы посвятим процессу зарядки аккумулятора, установим основные правила, особенности заряда батарей, создав своеобразную инструкцию зарядных особенностей современных моделей.

Общие принципы эксплуатации аккумуляторных батарей

Первым делом развенчаем общеизвестный миф. Многие пользователи АКБ, магазинные «специалисты», сервисы твердят постоянно однообразную мантру: чтобы аккумулятор правильно, стабильно работал, необходимо его перед использованием полностью разрядить, потом полностью зарядить. Такие «специалисты» заходят еще дальше, утверждая, что для стабильной, долговечной работы аккумуляторы необходимо регулярно разряжать.

Все это только миф, если не сказать резче. АКБ без исключения всех типов прослужат вам дольше, если будут испытывать как можно меньше разрядов. Разрядный процесс разрушает внутри качественной батареи электродные решетки, которые начинают деформироваться. Для некачественных модельных вариантов, изготовленных из второсортных материалов, подобные «разрядные встряски» могут быть эффективны. Их пластины максимально загрязнены. Если не проводить периодические разряды, грязь может полностью вывести из строя АКБ.

Однако используя качественные современные модели, очень важно, чтобы аккумулятор работал с постоянным подзарядом (так называемый буферный режим).

Основные режимы работы

Чтобы описание зарядного процесса было более понятным, следует изначально прояснить следующую ситуацию: каким режимом эксплуатируется ваша АКБ? Существует два основных режима:

• буферный режим: принцип работы основан следующим образом – модель находится при постоянной «подпитке» сетью. Когда источник питания отключается, она отдает собственный заряд оборудованию. Если источник питания снова подключен – аккумулятор начинает подзаряжаться. Подобный режим – наиболее подходящий современным моделям. Например, эксплуатационный срок AGM-аккумулятора буферного режима (при температуре около двадцати градусов) составляет двенадцать лет. Наиболее характерное применение буферного режима –современные источники БП;
• циклический режим: здесь модели полностью разряжаются, заряжаются как минимум один раз в сутки. При этом срок их эксплуатации измеряется не временем, а предзаданным количеством циклов. Срок работы дополнительно диктуется глубиной разрядного процесса.

Пример использования циклического режима – современные поломоечные машины, мобильные кофемашины, детские развлекательные автомобили. Иногда современные «специалисты» предлагают в комплект подобному оборудованию стартерные АКБ, применяемые автомобилистами. Их аргумент – дешевизна моделей. Развенчаем этот миф. Стартерные варианты эффективны только во время первоначального завода автомобиля, после чего аккумулятор подпитывается генератором. Подобные модели оснащены достаточно тонкими электродными пластинами, поэтому кофемашины или поломоечных агрегаты с их постоянными разрядами стартерные модельные варианты не приемлют, они закончат свое существование через пару месяцев

Инструкция по заряду АКБ

Приступим к особенностям заряда АКБ. Начнем рассматривать первый режим, наиболее приемлемого режима многими моделями – буферного. Современные аккумуляторы изготавливаются таким образом, что показатель номинального напряжения одного элемента равняется 2В, однако такое число нестабильное – показатели могут варьироваться. Обычно с бытовыми целями применяются батареи, содержащие три элемента (6В) или шесть (12В).

Заряд аккумулятора: «буферный» режим

Чтобы правильно заряжать АКБ в буферном режиме, необходимо выставить зарядное напряжение на уровне 2.27 – 2.30В на каждый элемент. В шестивольтовом аккумуляторе напряжение будет составлять 6.8 – 6.9, аккумулятор с шестью элементами – показатель 13.6 – 13.8В.

Зарядный ток обязательно следует ограничивать. Он должен составлять 30% от номинальной емкости батареи, измеряемой амперами (показатель берется за 10 часов работы батареи). Например, аккумулятор емкостью 100 Ач должна заряжаться без превышения показателя 30А. Гелевые батареи «ограничиваются» немного меньше – 20%.

Заряд батареи в циклическом режиме

Переходим к следующему способу работы – циклическому. Здесь наши параметры зарядного напряжения несколько изменяются. Двухвольтовый элемент следует заряжать при помощи зарядного напряжение уровня 2.4 – 2.45В. Шестивольтовый с тремя элементами должен подзаряжаться уровнем 7.2 – 7.35В. Батареи 12 В обладают данным параметром на уровне 14.1В. Параметры актуальны для АКБ технологии AGM.

Гелевые модели снижают параметры немного вниз: двухвольтовые модели – 2.35В, шестивольтовые – 7.05В, двенадцативольтовые – 14.1В.

Обе модели заряжать следует с током заряда в 20% расчете от емкости батареи. Для моделей с емкостью в 100 Ач такой параметр будет составлять 20А.

 

Время зарядки аккумуляторных батарей

Продолжительность процесса заряда АКБ зависит от степени разряженности модели. Сначала аккумулятор заряжается ускоренным режимом, так называемом «бустерном». Затем ток заряда постепенно падает, в результате доходит до минимума при полном заряде аккумулятора.

Падение зарядного тока до 2-3 мА на каждый ампер-час емкости батареи – вот критерий полной зарядки. Например, на батареях с емкостью 100 Ач такой показатель будет равняться 200-300 мА. Чтобы довести заряд батареи до ста процентов, следует продолжать процесс на таких малых токах еще около часа.

Время заряда циклического режма составляет около десяти часов, при этом, как мы понимаем, батарея полностью разряжена. Буферный режим полный заряд может осуществляться от тридцати до сорока восьми часов.

Дополнительные особенности

Немаловажный фактор правильного заряда – это ее «перенасыщение». Аккумулятору необходимо отдать где-то на двадцать процентов больше, чем указывается в параметре «номинальная емкость». Аккумулятор будет работать более стабильным режимом, отдавать больше энергии.

Рекомендуемая температура заряда – от двадцати до двадцати пяти градусов. При более низких температурных показателях процесс заряда происходит намного дольше. Если заряжать аккумулятор в температуре примерно ноль градусов, такой процесс практически не имеет смысла – аккумулятор не зарядится. Иногда на зарядных устройствах предусмотрена функция термокомпенсации, которая позволяет устройству переключать напряжения в зависимости от изменения температуры. Подобные модели – наиболее подходящий вариант для нестабильного климата.

Таким образом, соблюдая все правила зарядки современных аккумуляторов, вы сможете значительно увеличить срок службы ваших моделей.

 

Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

 

Качественная и долговечная работа аккумуляторной батареи это не только положительный экономический эффект для владельца, но и приятная составляющая эксплуатации. Согласитесь, отказ в работе аккумуляторной батареи в первые 2-3 года эксплуатации и отказ работы батареи на 7-10 году эксплуатации вызывают противоположные  эмоции.

Важными эксплуатационными характеристиками являются: температурный режим работы (+10..+25 град.Цельсия) и правильно выбранный режим эксплуатации и подобранный под этот режим работы метод заряда. Стоит отметить, что мы разберем варианты и режимы работы аккумуляторных батарей, которые применяются в ИБП, а в следующей статье разберем как правильно зарядить аккумуляторы в ИБП. Аккумуляторы для ИБП это, как правило, свинцово- кислотные необслуживаемые и герметичные, производятся по основным двум технологиям: AGM и GEL (гелевый аккумулятор для ИБП).

 

Чем определяется долговечность работы аккумуляторной батареи?

Общеизвестным фактом и логичным подтверждением является следующее: срок службы аккумулятора в основном определяется количеством процедур заряд-разряд и его глубина разряда. Другими словами: чем реже мы проводим процедуру разряда аккумулятора и чем менее глубоким этот разряд является – тем дольше прослужит аккумулятор.

Среди утвердившихся у пользователей мифов встречается такой: необходимо периодически разряжать аккумулятор «до нуля» и зарядить его до 100%, в противном случае он испортится. Для аккумуляторных батарей среднего и высшего класса – это останется мифом, а для аккумуляторов низкого качества – этот миф станет инструкцией по эксплуатации. В низкокачественных аккумуляторах отсутствие встряски в виде глубокого разряда и полной зарядки – действительно может повлиять на ресурс его работы. В дешевых аккумуляторах применяются  материалы низкого качества (например, свинец-вторсырье) и возникающие в аккумуляторе, из-за этого, внутренние окисления (налет) необходимо каким-то образом убирать. В противовес дешевым, — качественные аккумуляторы нуждаются в постоянном подзаряде (буферный заряд) при котором почти отсутствуют глубокие разряды. 

Мы не можем обойти тему «эффекта памяти» в аккумуляторных батареях. Суть эффекта памяти состоит в уменьшении емкости аккумулятора. Потеря емкости в таких аккумуляторах происходит вследствие неполного разряда и последующей зарядки до 100% — аккумулятор «запоминает» уровень неполного разряда и ниже этого «не хочет» разряжаться . Считается, что если «потренировать» аккумулятор методом глубокой разрядки и полной зарядки – емкость частично можно восстановить.  Этот эффект может возникать в аккумуляторах изготовленных по нескольким технологиям и полностью отсутствует в аккумуляторных батареях, которые применяются в ИБП. Эффект памяти свойственен аккумуляторам производимым по технологии  Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый аккумулятор.

Теперь рассмотрим два режима работы аккумуляторов – буферный и циклический, а также как правильно осуществлять зарядку аккумуляторов в этих режимах.

 

Работа аккумуляторных батарей в буферном режиме

Буферный режим работы аккумуляторной батареи подразумевает периодический несистемный характер использования. Другими словами – в этом режиме аккумуляторы применяются в аварийных случаях, например в ИБП. В буферном режиме аккумуляторная батарея постоянно подзаряжается специально установленным  зарядным напряжением и током и в таком режиме эксплуатации может проработать весь заявленный производителем срок, а иногда и больше. Для буферного режима работы подходят аккумуляторы с небольшим параметром цикличности заряд-разряд, и эти аккумуляторы немного дешевле чем высокоцикличные .

 

Циклический режим работы аккумуляторной батареи

Циклический режим работы – режим, когда с четкой периодичностью аккумулятор подвергается полному заряду и полному разряду. Примерами такого режима работы являются: электротранспорт, поломоечные машины, электропогрузчики, альтернативная энергетика – все те отрасли, где аккумуляторные батареи имеют постоянную периодичность использования. Циклический режим использования аккумуляторных батарей является для них самым жестким испытанием на прочность. Поэтому перед тем как купить аккумуляторную батарею желательно узнать режим ее работы.

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ!), 2019год

Как правильно зарядить аккумуляторную батарею?

Правильная зарядка аккумулятора

Правильный заряд АКБ – один из важнейших факторов длительного срока службы, получения хорошей отдачи и корректной работы батареи в целом. Стоит отметить, что это условие относится к любым видам аккумуляторов как к мощным промышленным с большой ёмкостью, так и к маленьким батарейкам, питающим всевозможные гаджеты. Печально признавать, но многие потребители даже не знают о том, что существует правильная зарядка аккумулятора. Эта статья поможет вам разобраться в нюансах данного вопроса, понять основные принципы и правила осуществления заряда любого типа аккумуляторной батареи.

Учитывая то, что сегодня выпускается огромное количество разных видов АКБ, стоит понимать, что для каждого из них свойственны определённые принципы и особенности. Их можно изучить в инструкции по эксплуатации, которая должна обязательно прилагаться к каждому изделию. Наша компания всегда ответственно относится к выполнению этого требования! Но к сожалению, не всегда и не у всех есть время и желание на поиск нужного пункта в длинном перечне характеристик. Поэтому в этой статье мы постарались описать основные правила, которые можно применить к наиболее часто используемым аккумуляторам. В основном это свинцово-кислотные герметичные необслуживаемые АКБ для ИБП, сигнализации, лодок, электромобилей, электромоторов, а также гелевые и AGM батареи. Стоит отметить, что ниже перечисленные правила, некоторым образом относятся и к автомобильным стартерным аккумуляторам, несмотря на то, что процесс их заряда имеет определённые особенности.

Как заряжать АКБ

Итак, начинаем разбираться, из каких этапов состоит правильный заряд аккумулятора. В первую очередь, хотим обратить ваше внимание на один важный фактор, который относится абсолютно к ЛЮБОМУ ВИДУ АКБ: чем реже разряжается батарея, и чем менее глубоким будет каждый её разряд, тем дольше она прослужит! Наверняка вы неоднократно слышали такой миф, что любую батарею необходимо полностью разряжать, а потом полностью заряжать, и что именно этот фактор влияет на длительность её срока службы. А ещё многие некомпетентные «умники» утверждают, что аккумулятор необходимо обязательно изредка разряжать, чтобы он не испортился. Так вот, уважаемые покупатели, уверяем вас – это неправда!

Если при покупке аккумулятора, один из продавцов станет рассказывать вам похожую ерунду, лучше не делайте приобретения в этой торговой точке. Отсутствие подобной «встряски» в виде полного разряда/заряда может быть действительно губительным только для некачественных АКБ, изготовленных из «грязного» вторсырья. Это случается по причине того, что поверхность пластин таких батарей излишне загрязнена, а это сильно мешает нормальному процессу электролиза. А вот для высококачественных аккумуляторов самым комфортным и правильным является режим буферного подзаряда без глубоких разрядов. При этом батарея должна всё время находиться под правильным напряжением.

Изучая вопрос зарядки, стоит учитывать также эффект памяти определённых АКБ. Эффектом памяти называют обратимую потерю ёмкости, которая может возникать в некоторых видах электрических батарей, зарядка которых осуществляется с нарушениями рекомендованного режима. А именно при подзарядке не полностью зарядившейся АКБ. Это название придумали из-за внешнего проявления такого эффекта. Часто бывает, что аккумулятор «запоминает» тот факт, что в прошлые циклы работы ёмкость была израсходована не полностью, поэтому при разряде он отдаёт свою энергию только до «запомнившейся» черты. Это характерно для таких типов АКБ: Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый.

Итак, переходим непосредственно к вопросу правильного заряда аккумулятора. Для этого вы должны знать, в каком режиме эксплуатируется конкретная батарея.

Что такое буферный режим работы

Наиболее понятный и самый распространённый пример буферного режима работы батареи – это источник бесперебойного питания, так называемый ИБП (он же UPS). В ИБП аккумулятор подзаряжается постоянно, он начинает отдавать накопленную энергию только тогда, когда в сети нет тока. Как  только возобновляется подача электричества, батарея снова начинает заряжаться. Это наиболее правильный, и наиболее щадящий режим работы. Именно поэтому при буферном режиме аккумуляторные батареи служат значительно дольше. Если рассмотреть в качестве примера наши батареи EverExceed серии ST, которые изготовлены по технологии AGM нового поколения, то у них срок службы в буферном режиме при Т=20оС – 12 лет!

Что такое циклический режим работы

Из более ярких примеров использования циклического режима можно выделить несколько наиболее популярных: детские авто в парке аттракционов, поломоечная машина, система автономного электроснабжения с применением альтернативных источников энергии (ветряки, солнечные батареи и другое). Аккумуляторы в таком оборудовании необходимо разряжать/заряжать каждый день, а иногда и дважды в день. Поэтому циклический режим является наиболее беспощадным для батареи, и её срок службы уже не исчисляется годами, а зависит от количества циклов и их глубины.

Стандартные AGM аккумуляторы могут осилить до 280 циклов, в то время как современные аккумуляторы EverExceed серии ST, о которых мы писали ранее, способны обеспечить до 600 циклов полного 100% разряда! Очень удивляют ситуации, когда горе-продавцы рекомендуют покупателям для оборудования с явно циклическим принципом работы, например, мобильная кофемашина, приобрести автомобильный стартерный аккумулятор. При этом основной аргумент такой «подмены» – это дешевизна. Так вот, сообщаем всем, кто сталкивался или ещё столкнётся с подобным предложением: у стартерных батарей довольно тонкие пластины, они способны только на запуск двигателя, а дальше они сами подзаряжаются от работающего генератора. При циклическом режиме с частыми глубокими разрядами они не смогут проработать и двух месяцев, их пластины попросту начнут осыпаться. Вот и подумайте, действительно ли это дёшево?!

Как правильно заряжать аккумулятор в буферном режиме

Один элемент свинцово-кислотной батареи выдаёт 2 Вольта. Стоит отметить, что по факту ровно 2 V, как правило, не бывает, но так проще для обозначения. В бытовом применении используются АКБ по 3 и 6 элементов, то есть по 6 V и 12 V соответственно.

Для буферного режима напряжение заряда стоит выставлять по 2,27 V — 2,30 V из расчёта на один элемент. Таким образом, для 12-ти вольтовой батареи нужно 13,6 V – 13,8 V, а для 6-ти вольтовой 6,8 V – 6,9 V. Такие параметры рекомендованы и для гелевых аккумуляторов и для AGM.

Необходимо, чтобы ток заряда был ограничен в размере 30% от номинальной 10-ти часовой ёмкости батареи, выраженной в А (ампер). Для гелевых аккумуляторов достаточно – 20%. Например, для АКБ с ёмкостью С10=100 Ач ограничение тока заряда равняется показателю в 30 ампер, а для гелевых батарей – 20 А.

Правила заряда аккумуляторов в циклическом режиме

В циклическом режиме напряжение заряда необходимо установить на уровне 2,4 — 2,45 В/Эл (то есть для 12-ти вольтовой батареи это 14,4 В – 14,7 В, а для 6-ти вольтовой – 7,2 В – 7,35 В). Это условие применимо только для AGM аккумуляторов.

Для гелевых батарей необходимо: 2,35 В/Эл, то есть 14,1 В на 12-ти вольтовую АКБ или 7,05 В на 6-ти вольтовую.

Необходимый ток заряда: 20% от С10, то есть для батареи ёмкостью 100 Ач — это 20 А.

Продолжительность заряда аккумулятора

Время заряда будет полностью зависеть от степени разряженности АКБ. В первые минуты осуществляется бустерный (быстрый) заряд. Далее, по мере того как батарея «насыщается» током, уровень потребляемой энергии снижается, и достигает своего минимума при 100% заряде аккумулятора. Поэтому основным показателем заряженности является падение уровня принимаемого тока до отметки 2-3 мА на каждый Ач ёмкости АКБ. Но, стоит понимать, что это правило справедливо только при буферном заряде. ПРИМЕР: для АКБ с параметрами С10=100 Ач падение тока зарядки до 200-300 мА означает, что она уже практически заряжена. Для того чтобы довести уровень зарядки до 100%, необходимо ещё около часа. Среднее время заряда аккумулятора:

• при буферном режиме 30-48 часов;
• при циклическом – 10 часов.

Обратите внимание! Существует одно негласное правило: для действительно полной зарядки аккумулятора, ему необходимо набрать на 20% энергии больше, чем привычный уровень номинальной ёмкости. То есть, АКБ нужно немного перенасытить для того, чтобы внутри неё завершились определённые электрохимические процессы. Это обеспечить более полную дальнейшую отдачу. Такой «закон» одинаково работает для любого вида и типа аккумуляторов.

Помните: заряжать аккумуляторные батареи желательно при температуре воздуха в помещении 20 – 25оС!

При более низкой температуре время заряда существенно увеличится, а вот производить зарядку АКБ при температуре воздуха ниже 0 оС вообще не стоит, процесс может оказаться безрезультатным! В идеале желательно, чтобы ваше зарядное устройство имело функцию термокомпенсации.

	БУФЕРНЫЙ РЕЖИМ	ЦИКЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ
Напряжение заряда	Для 12-в АКБ: 13,6-13,8 В Для 6-в АКБ: 6,8-6,9 В	Для 12-в АКБ: 14,4-14,7 В Для 6-в АКБ: 7,2-7,35 В
Ток заряда (не более!)	30% от емкости C10 (для гелевых АКБ – 20%)	20% от емкости C10
Предположительность заряда	30-48 часов	10-12 часов
Критерий заряженности	Падение потребляемого тока до 2-3 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током.	Падение потребляемого тока до 8-10 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током

В некоторых современных зарядных устройствах с интеллектуальной системой заряда есть режимы: «BULK», «ABSORPTION» и «FLOAT». Рассмотрим их особенности:

• режим FLOAT – это режим содержания АКБ, напряжение тока постепенно снижается до буферного и остаётся на минимальном уровне;
• в режиме BULK зарядка батареи осуществляется постоянным током при постепенном росте напряжения до уровня 2,4-2,45В/эл;
• в режиме ABSORPTION поддерживается постоянное максимальное напряжение, при этом уровень тока заряда снижается.

Если элементы аккумулятора имеют разброс напряжения +/- 1%, то стоит использовать выравнивающий заряд. Такое явление встречается довольно редко, в частности у высококачественных АКБ. Помимо этого, если в процессе эксплуатации аккумулятор иногда полностью разряжается, а потом заряжается, то такой разброс будет сглаживаться. При отсутствии разброса применять выравнивающий заряд не нужно.

Исчерпывающую информацию по осуществлению правильного заряда можно получить в инструкциях по эксплуатации конкретного типа аккумулятора!

 

 

Буферный режим заряда

Буферный режим заряда аккумуляторов, является основным в системах альтернативной энергетики. От правильной настройки и режима использования оборудования зарядной системы зависит производительность всей системы, надёжность и срок службы оборудования.

При использовании в системах альтернативного энергоснабжения в качестве накопителей электрической энергии аккумуляторов, имеются определённые сложности. Это связано с тем, что поступление электрической энергии от ветряков солнечных батарей неравномерно. Поэтому не всегда удаётся обеспечить необходимый ток заряда для аккумуляторов, чтобы через определённое заданное время отключить зарядку. Для таких систем используют буферный режим заряда аккумуляторов, когда к аккумуляторам постоянно подключено зарядное устройство, а также в любое время могут быть подключены один или несколько потребителей электрической энергии. Буферный режим заряда обычно применяют для аварийного включения резервного питания и для сглаживания пиковых нагрузок при маломощном источнике питания. В альтернативной энергетике буферный режим заряда аккумуляторов выполняет несколько иные функции, обеспечение энергоснабжения системы при прерывистом поступлении энергии для заряда аккумуляторов и обеспечение необходимого количества энергии при неравномерном потреблении энергии потребителями.

Разберём подробнее приведённую схему и работу буферного режима зарядки, его достоинства и недостатки. Важной особенностью этого режима является то, что выходное напряжение зарядного устройства задаётся примерно на 0,05В – 0,1В больше максимального напряжения для заряженного аккумулятора, а значение этого напряжения будет зависеть от конкретного типа аккумулятора. Даже кислотные аккумуляторы разных типов могут иметь различное конечное напряжение заряда, причём оптимальное напряжение несколько меняется при изменении температуры аккумулятора. При отключенной нагрузке R_н, зарядка будет происходить следующим образом: ЭДС зарядного устройства Е_з превышает ЭДС аккумулятора Е_а и направлена встречно напряжению аккумулятора. Сумма падений напряжения в контуре заряда, равна алгебраической сумме ЭДС этого контура. Следовательно, ток заряда будет зависеть от разности ЭДС зарядного устройства и от общего сопротивления цепи, состоящей из внутреннего сопротивления зарядного устройства и аккумулятора.

Внутреннее сопротивление зарядного устройства R_з и аккумулятора R_а будем считать практически постоянным. Следовательно, величина тока зарядки будет зависеть от разности ЭДС. Внутренние сопротивления небольшие по величине, поэтому если аккумулятор разряжен, ток заряда может стать больше допустимого, для конкретного аккумулятора или зарядного устройства. Поэтому зарядные устройства выполняют по схеме с ограничением максимального тока и применяют для аккумуляторов определённого типа и ёмкости. По мере заряда аккумулятора разница ЭДС, а значит, и ток заряда будут уменьшаться. Поэтому процесс заряда аккумулятора будет замедляться независимо от того, какую мощность в это время способен выдавать источник альтернативной энергии и может продолжаться до нескольких суток.

Если установленное напряжение на зарядном устройстве завышено, то после окончания химического процесса заряда, электрическая энергия будет идти на нагрев аккумулятора и на разложение воды на водород и кислород. У обслуживаемых аккумуляторов это приведёт к быстрому уменьшению уровня электролита. Большинство необслуживаемых аккумуляторов изготавливаются с возможностью рекуперации водорода и кислорода в воду, но возможности этой системы ограничены. Если необслуживаемый аккумулятор периодически сбрасывает через клапан повышенное давление газа, то это приводит к высыханию электролита, быстрому старению и выходу аккумуляторов из строя.

Альтернативные источники энергии не всегда могут вырабатывать энергию достаточную для заряда аккумулятора. Если генератор ветряка выдаёт напряжение меньше, чем напряжение аккумуляторов, то заряд не происходит. Схема зарядного устройства должна защищать аккумулятор от разряда через зарядное устройство и генератор.

Рассмотрим режим разряда аккумулятора при отсутствии зарядного тока:

В этом режиме, согласно рисунку, выключатель SA1разомкнут, а выключатель SA2 замкнут. Ток разряда будет зависеть от ЭДС аккумулятора и суммы внутреннего и внешнего сопротивления и определяется по формуле:

Напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2 будет равно ЭДС аккумулятора минус падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

U = E_a – R_a I_н

Ток через нагрузку и внутреннее сопротивление одинаковый. Внутреннее сопротивление аккумулятора небольшое и ток в основном зависит от величины сопротивления нагрузки. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше потребляемый ток и больше величина падения на внутреннем сопротивлении и меньше напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2.

Теперь рассмотрим режим одновременной работы зарядного устройства и нагрузки аккумулятора, когда замкнуты контакты SA1и SA2.

Если во время заряда аккумулятора, подключили нагрузку, которая потребляет небольшой по сравнению с зарядным ток, то на зарядку аккумулятора будет идти уже меньшая часть тока. При постепенном уменьшении сопротивления нагрузки и увеличении потребляемого тока, зарядный ток аккумулятора будет уменьшаться и при некотором значении прекратится. Потребляемый от зарядного устройства ток увеличится, что приведёт к некоторому падению напряжения до величины ЭДС аккумулятора. Если поступающий от зарядного устройства ток меньше или равен току, потребляемому нагрузкой, то в таком режиме потреблять энергию можно очень долго. Дальнейшее увеличение потребляемого тока приведёт к тому, что падение напряжения ещё больше увеличится и аккумулятор начнёт отдавать запасённую ранее энергию. Аккумулятор берёт на себя пиковую повышенную нагрузку. Длительная работа в таком режиме может привести к глубокому разряду аккумулятора, в результате снижается ЭДС аккумулятора. Слишком глубокий разряд аккумулятора значительно сокращает срок его службы, поэтому нагрузку лучше подключать через преобразователь или иное устройство, способное автоматически отключать нагрузку при снижении напряжения ниже допустимого уровня. Для кислотных аккумуляторов нежелательно, чтобы они долго находились в разряженном состоянии.

При использовании буферного режима заряда, необходимо следить за поступлением энергии от источника и желательно учитывать, что в то время, когда источник энергии способен выдавать большое количество энергии, но эта энергия не потребляется, то при заряженных аккумуляторах энергия не накапливается, а значит, безвозвратно теряется. При отсутствии поступления энергии от источника, например, ветряка, потребление энергии необходимо сократить или прекратить, чтобы не разрядить аккумуляторы больше допустимой нормы, а также иметь некоторый запас на случай длительных перерывов в поступлении энергии.

Как правильно заряжать аккумулятор

Данная заметка посвящена вопросу заряда аккумуляторов. И правильному подбору зарядного устройства для стационарных необслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов.

Сразу должно оговориться, что есть соответствующие ГОСТы, такие, как МЭК 60896, ГОСТ 26881-86, которыми руководствуются специалисты на предприятиях в телекоммуникационных, инженерных компаниях и где все подробно описано: как проводить заряд, какие правила эксплуатации и плановой замены аккумуляторов.

Я же расскажу самые основы для частных покупателей аккумуляторных батарей как правильно их заряжать.

1. Определение режима использования аккумуляторной батареи

Параметры заряда определяются режимом использования аккумуляторной батареи. Вы, наверное, замечали, что в документации на аккумулятор и на самом корпусе аккумулятора всегда указываются константы для двух разных режимов работы.

Буферный режим

Буферный режим (STANDBY USE) – аккумулятор находится в режиме постоянного подзаряда в составе оборудования. Примеры систем с буферным режимом работы АКБ:

• источники бесперебойного питания (ИБП)
• пожарные и охранные системы
• системы аварийного освещения
• лифты

В такое оборудование уже встроена система автоматического подзаряда с оптимально настроенными параметрами. Обычно, ток заряда составляет ~ 10 % от емкости аккумулятора. Например, для аккумулятора ETALON FORS 1207 (12 В 7 Ач) оптимальный ток заряда 0,7 А. Аккумулятор при таком режиме никогда не доводится до состояния глубокого разряда и прослужит максимально долго — при разряде аккумулятора до разумного низкого уровня, устройство отключиться и завершит аварийное питание нагрузки. АКБ ETALON FORS 1207 в таком режиме будет работать до 5 лет.

Циклический режим

Второй режим — циклический (CYCLE USE), наиболее стрессовый для аккумуляторной батареи. Это режим работы аккумуляторов в электромобилях, электролодках, электропогрузчиках и т.д. В этом режиме аккумуляторы используются и в детских электромобилях, электромотоциклах, квадроциклах, самокатах и т.д. При работе в циклическом режиме аккумулятор разряжается, потом ставится на заряд и снова разряжается. Срок службы в таком случае будет определяться не рекомендованным сроком использования, а допустимым количеством циклов заряда-разряда аккумулятора.

Свинцово-кислотные AGM аккумуляторы ETALON FORS имеют циклический ресурс до 250 циклов при разряде 100 %, и до 1200 циклов при разряде 30 %.

Именно в этом режиме актуален вопрос своевременного заряда и правильного хранения.

2. Выбор зарядного устройства для АКБ

Существует много правил и методов заряда аккумулятора, те же ГОСТы в помощь, в том числе одноступенчатые постоянным током, двухступенчатые (сначала постоянное напряжение и затем постоянный ток), комбинированные, с дозарядом и т.д. Но если вы не увлеченный инженер и речь идет о циклическом режиме использования АКБ, лучше всего заряжать аккумуляторы современными зарядными устройствами для AGM аккумуляторов, со встроенным «умным» процессором. Такие ЗУ способны самомтоятельно подбирать опримальные токи заряда и контролируют процесс заряда.

Зарядное устройство подбираем по следующим параметрам:

• подходит для стационарных аккумуляторов
• диапазон заряжаемых емкостей соответствует емкости аккумулятора (оптимальный зарядный ток 10–20 % от емкости аккумулятора. Технический максимум 30 % емкости, но не больше)
• соответствует напряжению аккумулятора (12 В или 6 В)
• наличие в комплекте поставки коннекторов для подключения к АКБ
• наличие встроенных индикаторов состояния заряда
• наличие защиты от короткого замыкания, переполюсовки, перезаряда аккумулятора
• наличие инструкции на русском языке

Примечание 1000 ВА: Подробно мы рассматривали зарядные устройства в нашей статье Как мы выбирали зарядное устройство для продаж через интернет-магазин.

3. Проверка параметров зарядного устройства

Общее правило – ток заряда и напряжение должны соответствовать указанным на корпусе аккумулятора и в техническом описании конкретной модели.

Интервал напряжений заряда в циклическом режиме всегда приводится на лицевой стороне АКБ. Для приведенного на иллюстрации аккумулятора, оно составляет 14,5–15 В. В аккумуляторах 6 В интервал напряжений этого производителя будет 7,25–7,5 В.

При выборе зарядного устройства обязательно обращайте на это внимание!

4. Периодичность заряда АКБ

Когда может возникнуть необходимость в заряде аккумулятора?

1) Перед началом использования. Введение аккумуляторов в работу должно производиться при достижении ими номинальной емкости. Приборов для определения заряда аккумулятора много, в том числе они встроены в зарядные устройства. Если аккумулятор перед началом использования разряжен, его нужно подзарядить.

Важно! Чтобы аккумулятор служил долго, его не рекомендуется разряжать более чем на 80 % номинальной емкости. Глубокий разряд, ниже 1,6 В на элемент, приводит к сульфатации и деградации пластин. Рекомендую не допускать в разряженных 12-вольтных аккумуляторах напряжения ниже 10,5 В.

2) После использования и перед хранением разряженный аккумулятор также нужно зарядить. Нельзя оставлять разряженный аккумулятор надолго, он должен храниться полностью заряженным.

3) Регулярно производить полный заряд аккумулятора в течение срока хранения, не реже 1 раза в 6 месяцев. Не забываем о естественном саморазряде 3 % в месяц! При низких или слишком высоких температурах хранения аккумулятор «садится» еще быстрее. При этом крайне желательно, чтобы за весь период хранения проводилось не более двух таких обслуживающих подзарядов.

5. Не забывайте про температурные условия заряда аккумулятора

• Параметры напряжения в технических условиях указаны для температуры в 20–25 °C.

Если заряжать аккумулятор приходится при другой температуры, то желательно вводить поправку в зарядное напряжение: учет термокомпенсации напряжения повышает срок службы аккумулятора. В бытовых условиях учесть это правило трудно, поэтому, при вожножности, заряд АКБ переносится в помещение с комнатной температурой.

Кроме того:

• Не заряжайте принесенные с мороза аккумуляторы, дайте им отогреться в помещении несколько часов. Также нельзя заряжать и слишком нагретые АКБ.
• Практически бесполезно заряжать сильно разряженный аккумулятор — меньше 5 В для 12-тивольтового аккумулятора. При напряжении в 7 В аккуулятор иногда удается «вытянуть», но, в таком случае, не стоит рассчитывать на гарантированное восстановление емкости аккумулятора. Для 6-тивольтовых аккумуляторов приведенные значения, соответственно, делим на два.

Сколько времени нужно заряжать аккумулятор

Время заряда зависит от степени разряженности аккумулятора, напряжения и тока заряда.

Если погрузиться в теорию и расписать, какие параметры нужно учесть, чтобы правильно определить время заряда, то получится вполне качественная диссертация. Которая еще и вызовет ожесточенные споры среди профессионалов.

Поэтому, как было рекомендовано выше, выбирайте зарядное устройство по следующим правилам:

1. Напряжение зарядного устройства должно попадать в интервал напряжения циклического режима, приведенного на лицевой стороне аккумулятора.
2. Ток заряда ЗУ должен попадать в интервал от 10 до 20 % от емкости аккумулятора.
3. Зарядное устройство должно быть автоматическим.

и можете считать, что вне зависимости от разряженности аккумулятора, за ночь он зарядится полностью. При этом, если аккумулятор разряжен не полностью, то автоматическое зарядное устройство дозарядит его и перейдет в режим компенсации саморазряда без вреда для аккумулятора.

Подведем итоги:

• При использовании аккумулятора в буферном режиме, аккумулятор подзаряжается зарядным устройством входящим в состав оборудования.
• При использовании аккумулятора в циклическом режиме, понадобится зарядное устройство, подходящее по параметрам, приведенным в параграфе «Сколько времени нужно заряжать аккумулятор».
• При использовании аккумулятора в циклическом режиме, разумно не разряжать аккумулятор полностью и заряжать его как можно чаще. Это позволит увеличить срок службы аккумулятора.
• При длительном хранении, с интервалом в 6 месяцев. И не более двух раз за время хранения без использования.

Соблюдайте эти условия, и ваш аккумулятор прослужит максимально долго!

С Вами поделился знаниями
Е. Фурсенко, директор компании ETALON.

Циклический режим работы аккумуляторной батареи

Циклический режим работы аккумуляторной батареи – это режим полного заряда от первичного источника тока – зарядного устройства с последующим разрядом до появления признаков конца разряда.

Именно такой режим определяет срок службы аккумуляторов, и нормируется заводом их изготовителей. В чистом виде он осуществляется при проведении контрольных циклов для определения фактической или остаточной ёмкости аккумуляторов. В таком же режиме или близком к нему эксплуатируются аккумуляторные батареи, являющиеся основными источниками электрической энергии. Это относится к батареям напольного транспорта, аккумуляторам фонарей и устройств мобильной связи.

Заряд батарей производится постоянным током от статического преобразователя.

Свинцовые аккумуляторные батареи для резервного питания стационарных потребителей заряжают от стабилизатора тока до достижения конечного значения напряжения на элемент, умноженный на количество элементов в батарее. Значение тока заряда выбирается из условия резерва времени от снятия энергии до новой постановки на заряд. В зависимости от нагрузки батарея может быть разряжена до конечного напряжения 1,8 В на элемент. Если же по техническим условиям разряд ведется до более низких значений конечного напряжения, то при последующем заряде необходимо сообщать повышенную ёмкость. Для этого после часового перерыва по окончании обычного заряда батарею необходимо снова поставить на заряд током, равным 0,4 максимального зарядного тока. При появлении интенсивного газовыделения заряд прерывается на один час. Такой режим продолжается до тех пор, пока газовыделение не начинается Возможны и другие режимы восстановления емкости, подробно рассмотренные позже тотчас после включения зарядного тока.

Для поддержания неизменного значения напряжения на нагрузке на всем протяжении разряда возможно применение так называемых «концевых» аккумуляторов с элементным коммутатором.

При эксплуатации батареи с элементным коммутатором неизбежно происходит неравномерный разряд отдельных аккумуляторов, что приводит к «разбеганию» их характеристик. Избежать этого возможно при разряде батареи на нагрузку через широтно-импульсный стабилизатор (ШИС) напряжения разряда.

Широкое использование щелочных аккумуляторных батарей в режиме циклирования обусловлено тем, что значительная разница между напряжением конца заряда и рабочим напряжением, являющаяся их существенным недостатком, не имеет значения для потребителей энергии. Специальные зарядные преобразователи – первичные источники постоянного тока, позволяют забыть о разнице зарядных и рабочих напряжений.

Режим разряда в эксплуатации тяговых никель-железных аккумуляторных батарей, установленных на средствах напольного транспорта – электротележках и подъемниках, может отличаться от идеального. В реальности он представляет собой чередующиеся участки нагрузки с паузами. Паузы могут быть обусловлены стоянками транспортных средств и, так называемым, выбегом, когда движение происходит по инерции без затрат энергии.

Заряд щелочных аккумуляторных батарей производится, как правило, постоянным по величине током. Исключением является заряд вторичных источником средств мобильной связи – он производится от источников постоянного напряжения. Достоверным критерием окончания заряда полностью разряженной батареи служит значение сообщенной емкости. Оно должно в полтора раза превышать значение фактической емкости заряжаемой батареи. Нормальным режимом заряда щелочных аккумуляторных батарей считается заряд током, не превышающим 25% номинальной емкости. Превышение этой величины приводит к перегреву электролита, усиленному газовыделению и, как следствие, снижению коэффициента использования зарядного тока.

При отсутствии необходимости быстрого заряда и наличии резерва времени предпочтительными являются режимы заряда меньшими по величине токами, лежащими в границах оптимального коэффициента использования зарядного тока.

Длительные разряды малыми токами, отсутствие усиленных зарядов, накопление углекислых солей в электролите приводят к частичной потере ёмкости аккумуляторами. При снижении емкости необходимо провести несколько циклов заряда-разряда, во время которых аккумуляторам сообщается 300% номинальной емкости. Перед проведением таких циклов необходимо сменить электролит.

Такой же режим применяется для формировки аккумуляторов при введении их в эксплуатацию и контрольных циклах для определения фактической ёмкости. Как правило, срок службы задается в циклах, т.е. в количестве полных зарядов и разрядов до снижения фактической ёмкости ниже гарантированной. В эксплуатации уровень фактической ёмкости определяется потребителем исходя из задач, выполняемых источником тока.

В процессе циклирования контролируются напряжение батареи, токи заряда и разряда, время проведения режимов температура, плотность и химиический состав электролита.

В эксплуатации возможен заряд щелочных аккумуляторов при постоянном напряжении первичного источника электрической энергии.

Глубокие разряды аккумуляторов ниже предельно допустимых значений для каждой электрохимической системы действуют на них губительно, сокращая сроки службы. Поэтому при проведении зарядно-разрядных циклов в аппаратуре должны быть предусмотрены устройства контроля минимально допустимого напряжения, прекращающие режим разряда аккумуляторных батарей.

Буферный режим заряда. Эксплуатация гелевых аккумуляторов

Все мы привыкли в благам цивилизации, и когда что то из удобств исчезает, человек ощущает сильный дискомфорт. У большинства иногда пропадает электроэнергия, так как состояние электросети в большинстве городов очень старые и аварии происходят довольно часто. После того как я в очередной раз 4 часа просидел в темноте, я решил что нужно что то делать… И решение пришло довольно быстро. Аккумулятор 12V 7Ah, такие используются в компьютерных бесперебойниках, небольшая схема, которая будет поддерживать данный аккумулятор, всегда в заряженном состоянии, кусок светодиодной ленты, и Разъем для подключения роутера (без интернета скучно), ноутбук и планшет слава богу имеет свой аккумулятор… И все, нам теперь есть чем заняться и без центральной поставки электроэнергии….
Схема зарядки держит аккумулятор в буферном режиме, то есть на аккумулятор всегда поступает напряжение определенного уровня, что поддерживает его в заряженном состоянии. Производители пишут на корпусе какое именно напряжение необходимо для вашей батареи. Обычно оно лежит в пределах 13,5 — 13,8 вольта. Под таким напряжением аккумулятор может быть подключен к сети постоянно.

Схема зарядного устройства состоит с сетевого трансформатора, стабилизатора напряжения на микросхеме LM317, и аккумуляторной батареи. Все монтируется на небольшой печатной плате, микросхему lm317 необходимо установит на радиатор.

Настройка заключается в установке напряжения на выходе зарядного устройства 13,5 — 13,8 вольта. Для питания роутера я дополнительно ставил кренку на 9 вольт. При емкости аккумулятора 7Ah. метр светодиодной белой ленты и роутер работал более 4 часов, больше не проверялось, свет обычно включают…
Скачать схему, файл печатной платы, аварийного источника бесперебойного питания

Рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».

Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее — аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».

Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:

Рисунок 1 — Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда

• герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
• не требуются замена электролита и доливка воды;
• возможность эксплуатации в любом положении;
• не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
• устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
• малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной ёмкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
• возможность складирования в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• возможность быстрого восстановления ёмкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
• простота заряда;
• при обращении с изделиями не требуется соблюдение каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Рисунок 2 — Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды

Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).

Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2 ).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

1. Разряд аккумулятора

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

Таблица 1

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

2. Соединение нескольких аккумуляторов

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

• Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
• Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
• Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
• Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

3. Хранение

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.

Рисунок 3 — Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур

Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.

4. Заряд аккумулятора

Рисунок 4 — Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Рисунок 5 — Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6 ).

Буферный режим заряда

Рисунок 6 — Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%

При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) — начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .

Таблица 2

Примечание — Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.

На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.

Ускоренный заряд аккумулятора

Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.

Таблица 3

Примечание — следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.

Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.

Продолжить чтение

Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…

Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…

Буферный режим заряда аккумуляторов, является основным в системах альтернативной энергетики. От правильной настройки и режима использования оборудования зарядной системы зависит производительность всей системы, надёжность и срок службы оборудования.

При использовании в системах альтернативного энергоснабжения в качестве накопителей электрической энергии аккумуляторов, имеются определённые сложности. Это связано с тем, что поступление электрической энергии от ветряков солнечных батарей неравномерно. Поэтому не всегда удаётся обеспечить необходимый ток заряда для аккумуляторов, чтобы через определённое заданное время отключить зарядку. Для таких систем используют буферный режим заряда аккумуляторов, когда к аккумуляторам постоянно подключено зарядное устройство, а также в любое время могут быть подключены один или несколько потребителей электрической энергии. Буферный режим заряда обычно применяют для аварийного включения резервного питания и для сглаживания пиковых нагрузок при маломощном источнике питания. В альтернативной энергетике буферный режим заряда аккумуляторов выполняет несколько иные функции, обеспечение энергоснабжения системы при прерывистом поступлении энергии для заряда аккумуляторов и обеспечение необходимого количества энергии при неравномерном потреблении энергии потребителями.

Разберём подробнее приведённую схему и работу буферного режима зарядки, его достоинства и недостатки. Важной особенностью этого режима является то, что выходное напряжение зарядного устройства задаётся примерно на 0,05В – 0,1В больше максимального напряжения для заряженного аккумулятора, а значение этого напряжения будет зависеть от конкретного типа аккумулятора. Даже кислотные аккумуляторы разных типов могут иметь различное конечное напряжение заряда, причём оптимальное напряжение несколько меняется при изменении температуры аккумулятора. При отключенной нагрузке R н, зарядка будет происходить следующим образом: ЭДС зарядного устройства Е з превышает ЭДС аккумулятора Е а и направлена встречно напряжению аккумулятора. Сумма падений напряжения в контуре заряда, равна алгебраической сумме ЭДС этого контура. Следовательно, ток заряда будет зависеть от разности ЭДС зарядного устройства и от общего сопротивления цепи, состоящей из внутреннего сопротивления зарядного устройства и аккумулятора.

Внутреннее сопротивление зарядного устройства R з и аккумулятора R а будем считать практически постоянным. Следовательно, величина тока зарядки будет зависеть от разности ЭДС. Внутренние сопротивления небольшие по величине, поэтому если аккумулятор разряжен, ток заряда может стать больше допустимого, для конкретного аккумулятора или зарядного устройства. Поэтому зарядные устройства выполняют по схеме с ограничением максимального тока и применяют для аккумуляторов определённого типа и ёмкости. По мере заряда аккумулятора разница ЭДС, а значит, и ток заряда будут уменьшаться. Поэтому процесс заряда аккумулятора будет замедляться независимо от того, какую мощность в это время способен выдавать источник альтернативной энергии и может продолжаться до нескольких суток.

Если установленное напряжение на зарядном устройстве завышено, то после окончания химического процесса заряда, электрическая энергия будет идти на нагрев аккумулятора и на разложение воды на водород и кислород. У обслуживаемых аккумуляторов это приведёт к быстрому уменьшению уровня электролита. Большинство необслуживаемых аккумуляторов изготавливаются с возможностью рекуперации водорода и кислорода в воду, но возможности этой системы ограничены. Если необслуживаемый аккумулятор периодически сбрасывает через клапан повышенное давление газа, то это приводит к высыханию электролита, быстрому старению и выходу аккумуляторов из строя.

Альтернативные источники энергии не всегда могут вырабатывать энергию достаточную для заряда аккумулятора. Если генератор ветряка выдаёт напряжение меньше, чем напряжение аккумуляторов, то заряд не происходит. Схема зарядного устройства должна защищать аккумулятор от разряда через зарядное устройство и генератор.

Рассмотрим режим разряда аккумулятора при отсутствии зарядного тока:

В этом режиме, согласно рисунку, выключатель SA1разомкнут, а выключатель SA2 замкнут. Ток разряда будет зависеть от ЭДС аккумулятора и суммы внутреннего и внешнего сопротивления и определяется по формуле:

Напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2 будет равно ЭДС аккумулятора минус падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

U = E a – R a I н

Ток через нагрузку и внутреннее сопротивление одинаковый. Внутреннее сопротивление аккумулятора небольшое и ток в основном зависит от величины сопротивления нагрузки. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше потребляемый ток и больше величина падения на внутреннем сопротивлении и меньше напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2.

Теперь рассмотрим режим одновременной работы зарядного устройства и нагрузки аккумулятора, когда замкнуты контакты SA1и SA2.

Если во время заряда аккумулятора, подключили нагрузку, которая потребляет небольшой по сравнению с зарядным ток, то на зарядку аккумулятора будет идти уже меньшая часть тока. При постепенном уменьшении сопротивления нагрузки и увеличении потребляемого тока, зарядный ток аккумулятора будет уменьшаться и при некотором значении прекратится. Потребляемый от зарядного устройства ток увеличится, что приведёт к некоторому падению напряжения до величины ЭДС аккумулятора. Если поступающий от зарядного устройства ток меньше или равен току, потребляемому нагрузкой, то в таком режиме потреблять энергию можно очень долго. Дальнейшее увеличение потребляемого тока приведёт к тому, что падение напряжения ещё больше увеличится и аккумулятор начнёт отдавать запасённую ранее энергию. Аккумулятор берёт на себя пиковую повышенную нагрузку. Длительная работа в таком режиме может привести к глубокому разряду аккумулятора, в результате снижается ЭДС аккумулятора. Слишком глубокий разряд аккумулятора значительно сокращает срок его службы, поэтому нагрузку лучше подключать через преобразователь или иное устройство, способное автоматически отключать нагрузку при снижении напряжения ниже допустимого уровня. Для кислотных аккумуляторов нежелательно, чтобы они долго находились в разряженном состоянии.

При использовании буферного режима заряда, необходимо следить за поступлением энергии от источника и желательно учитывать, что в то время, когда источник энергии способен выдавать большое количество энергии, но эта энергия не потребляется, то при заряженных аккумуляторах энергия не накапливается, а значит, безвозвратно теряется. При отсутствии поступления энергии от источника, например, ветряка, потребление энергии необходимо сократить или прекратить, чтобы не разрядить аккумуляторы больше допустимой нормы, а также иметь некоторый запас на случай длительных перерывов в поступлении энергии.

Эксплуатационный срок службы всех без исключения аккумуляторных батарей диктуется несколькими факторами: качеством конструкции самой батареи , используемыми материалами , типа модели . Но самый главный, решающий фактор — это правильный батарейный заряд , о котором знают не все пользователи современных аккумуляторов.

Небольшой обзор мы посвятим процессу зарядки аккумулятора, установим основные правила, особенности заряда батарей, создав своеобразную инструкцию зарядных особенностей современных моделей.

Общие принципы эксплуатации аккумуляторных батарей

Первым делом развенчаем общеизвестный миф. Многие пользователи АКБ, магазинные «специалисты», сервисы твердят постоянно однообразную мантру: чтобы аккумулятор правильно, стабильно работал, необходимо его перед использованием полностью разрядить, потом полностью зарядить. Такие «специалисты» заходят еще дальше, утверждая, что для стабильной, долговечной работы аккумуляторы необходимо регулярно разряжать.

Все это только миф, если не сказать резче. АКБ без исключения всех типов прослужат вам дольше, если будут испытывать как можно меньше разрядов. Разрядный процесс разрушает внутри качественной батареи электродные решетки, которые начинают деформироваться. Для некачественных модельных вариантов, изготовленных из второсортных материалов, подобные «разрядные встряски» могут быть эффективны. Их пластины максимально загрязнены. Если не проводить периодические разряды, грязь может полностью вывести из строя АКБ.

Однако используя качественные современные модели, очень важно, чтобы аккумулятор работал с постоянным подзарядом (так называемый буферный режим).

Основные режимы работы

Чтобы описание зарядного процесса было более понятным, следует изначально прояснить следующую ситуацию: каким режимом эксплуатируется ваша АКБ? Существует два основных режима:

• буферный режим: принцип работы основан следующим образом — модель находится при постоянной «подпитке» сетью. Когда источник питания отключается, она отдает собственный заряд оборудованию. Если источник питания снова подключен — аккумулятор начинает подзаряжаться. Подобный режим — наиболее подходящий современным моделям. Например, эксплуатационный срок AGM-аккумулятора буферного режима (при температуре около двадцати градусов) составляет двенадцать лет. Наиболее характерное применение буферного режима -современные источники БП;
• циклический режим: здесь модели полностью разряжаются, заряжаются как минимум один раз в сутки. При этом срок их эксплуатации измеряется не временем, а предзаданным количеством циклов. Срок работы дополнительно диктуется глубиной разрядного процесса.

Пример использования циклического режима — современные поломоечные машины, мобильные кофемашины, детские развлекательные автомобили. Иногда современные «специалисты» предлагают в комплект подобному оборудованию стартерные АКБ, применяемые автомобилистами. Их аргумент — дешевизна моделей. Развенчаем этот миф. Стартерные варианты эффективны только во время первоначального завода автомобиля, после чего аккумулятор подпитывается генератором . Подобные модели оснащены достаточно тонкими электродными пластинами, поэтому кофемашины или поломоечных агрегаты с их постоянными разрядами стартерные модельные варианты не приемлют, они закончат свое существование через пару месяцев

Инструкция по заряду АКБ

Приступим к особенностям заряда АКБ. Начнем рассматривать первый режим, наиболее приемлемого режима многими моделями — буферного. Современные аккумуляторы изготавливаются таким образом, что показатель номинального напряжения одного элемента равняется 2В, однако такое число нестабильное — показатели могут варьироваться. Обычно с бытовыми целями применяются батареи, содержащие три элемента (6В) или шесть (12В).

Заряд аккумулятора: «буферный» режим

Чтобы правильно заряжать АКБ в буферном режиме, необходимо выставить зарядное напряжение на уровне 2.27 — 2.30В на каждый элемент. В шестивольтовом аккумуляторе напряжение будет составлять 6.8 — 6.9, аккумулятор с шестью элементами — показатель 13.6 — 13.8В.

Зарядный ток обязательно следует ограничивать. Он должен составлять 30% от номинальной емкости батареи, измеряемой амперами (показатель берется за 10 часов работы батареи). Например, аккумулятор емкостью 100 Ач должна заряжаться без превышения показателя 30А. Гелевые батареи «ограничиваются» немного меньше — 20%.

Заряд батареи в циклическом режиме

Переходим к следующему способу работы — циклическому. Здесь наши параметры зарядного напряжения несколько изменяются. Двухвольтовый элемент следует заряжать при помощи зарядного напряжение уровня 2.4 — 2.45В. Шестивольтовый с тремя элементами должен подзаряжаться уровнем 7.2 — 7.35В. Батареи 12 В обладают данным параметром на уровне 14.1В. Параметры актуальны для АКБ технологии AGM.

Гелевые модели снижают параметры немного вниз: двухвольтовые модели — 2.35В, шестивольтовые — 7.05В, двенадцативольтовые — 14.1В.

Обе модели заряжать следует с током заряда в 20% расчете от емкости батареи. Для моделей с емкостью в 100 Ач такой параметр будет составлять 20А.

Время зарядки аккумуляторных батарей

Продолжительность процесса заряда АКБ зависит от степени разряженности модели. Сначала аккумулятор заряжается ускоренным режимом, так называемом «бустерном». Затем ток заряда постепенно падает, в результате доходит до минимума при полном заряде аккумулятора.

Падение зарядного тока до 2-3 мА на каждый ампер-час емкости батареи — вот критерий полной зарядки. Например, на батареях с емкостью 100 Ач такой показатель будет равняться 200-300 мА. Чтобы довести заряд батареи до ста процентов, следует продолжать процесс на таких малых токах еще около часа.

Время заряда циклического режма составляет около десяти часов, при этом, как мы понимаем, батарея полностью разряжена. Буферный режим полный заряд может осуществляться от тридцати до сорока восьми часов.

Дополнительные особенности

Немаловажный фактор правильного заряда — это ее «перенасыщение». Аккумулятору необходимо отдать где-то на двадцать процентов больше, чем указывается в параметре «номинальная емкость». Аккумулятор будет работать более стабильным режимом, отдавать больше энергии.

Рекомендуемая температура заряда — от двадцати до двадцати пяти градусов. При более низких температурных показателях процесс заряда происходит намного дольше. Если заряжать аккумулятор в температуре примерно ноль градусов, такой процесс практически не имеет смысла — аккумулятор не зарядится. Иногда на зарядных устройствах предусмотрена функция термокомпенсации, которая позволяет устройству переключать напряжения в зависимости от изменения температуры. Подобные модели — наиболее подходящий вариант для нестабильного климата.

Таким образом, соблюдая все правила зарядки современных аккумуляторов, вы сможете значительно увеличить срок службы ваших моделей.

Самым важным условием для правильной работы и высоких показателей отдачи и срока службы аккумулятора является его правильный заряд. И совершенно неважно, о какой именно модели мы говорим. Это касается как батарей высокой мощности, которые применяются в промышленности, так и небольших батарей, размещенных в плеерах и смартфонах.

Увы, не все пользователи подобных устройств знают эти правила. Наша статья направлена на повышение технической грамотности клиентов и выступает в роли своеобразной инструкции по применению аккумуляторных батарей. И когда вы столкнетесь с проблемами, в наличии будет качественный материал с описанием всех важных этапов.

Производители выпускают большое количество аккумуляторных батарей: каждая из них обладает своими уникальными особенностями. Это касается как режима эксплуатации, так и процесса заряда. Качественные модели ведущих производителей всегда снабжаются подробной инструкцией, но бывают редкие случаи, когда подобные документы попросту не включают в комплект поставки. Искать нужные статьи на просторах Интернета — не самое увлекательное занятие, да и времени на это попросту не хватает.

А потому в этой статье мы опишем основные моменты правильной зарядки герметизированных , свинцово-кислотных аккумуляторов необслуживаемого типа. Они применяются как в бытовых приборах, так и в источниках бесперебойного питания. Кроме того, все модели автомобильных аккумуляторов исполнены по тому же принципу. Гелевые и AGM аккумуляторы заряжаются согласно этой инструкции. Можно с успехом применять представленные правила для стартерных аккумуляторов , которые требуют обслуживания. Но здесь есть некоторые особенности, которые мы укажем в представленной статье.

Самый главный вопрос — как именно заряжать аккумулятор?

В этом разделе мы расскажем об основных моментах правильного заряда аккумуляторной батареи. Существует очень важное правило: оно касается всех моделей, которые присутствуют на рынке, без исключения. Чем меньшее количество раз аккумуляторная батарея разряжается и чем ниже глубина разряда, тем больше срок ее эксплуатации.

Существует немало мифов, которые касаются процесса заряда. Чаще всего «специалисты» утверждают, что нужно разрядить аккумулятор полностью и заряжать его до максимальных отметок. Более того, подобные «знатоки» уверены, что периодически разряжая аккумулятор, вы увеличиваете срок его эксплуатации. Это все неправильно: если ваш консультант предлагает купить товар и пересказывает подобные басни — не заходите больше в этот магазин.

Если мы рассматриваем батареи низкого качества, которые изготовлены неизвестным производителем, то для них периодический процесс заряда и разряда действительно важен. Если этого не делать, то подобные аккумуляторные батареи попросту выходят из строя (пластины растворяются в серной кислоте и образуются сульфаты). Но для качественных моделей наиболее оптимальным режимом работы является буферный. Во время него разряды полностью исключаются, а батарея находится под постоянной нагрузкой.

Чтобы понять правила заряда аккумулятора, следует разбираться в основных понятиях о режимах его работы.

Наиболее оптимальный — буферный режим работы.

Нет более яркого примера такого режима — как источник бесперебойного питания. В ИБП аккумулятор все время заряжается и начинает отдавать энергию лишь в тех случаях, когда пропадает питание в электрической сети. Как только питание восстанавливается, происходит процесс подзарядки. Это самый правильный режим эксплуатации: использование аккумулятора в таком режиме приводит к длительному сроку службы. Самые продвинутые модели могут служить более 12 лет. И это далеко не предел для AGM аккумуляторов нового поколения.

Давайте рассмотрим циклический режим работы.

Стандартный пример циклического режима применения аккумуляторной батареи — это игрушечный автомобиль, домашние системы автоматического электрического питания. При таком типе работы происходит процесс разряда и заряда, причем это происходит 1 раз в сутки. Это самый тяжелый режим эксплуатации: в таких случаях не говорят о сроках службы во временном эквиваленте. В этих случаях рассматривают ресурс циклов работы. Обычные AGM аккумуляторные батареи работают не более 300 циклов, а новые модели — 600 циклов.

Мы часто удивляемся «техникам», которые для циклического режима работы применяют автомобильные аккумуляторы, предназначенные для запуска стартера. Сразу же предупреждаем: данные модели рассчитаны лишь на один процесс — запуск двигателя. А после этого генератор должен подавать питание самостоятельно. Если вы планируете применять циклический режим работы, пластины достаточно быстро выйдут из строя, и ваша «экономия средств» закончится провалом.

Как следует заряжать аккумуляторные батареи в буферном режиме работы.

Как известно, номинальное напряжение каждого элемента в АКБ свинцово — кислотного типа составляет 2В. Чаще всего для бытовых нужд используют трехэлементные и шестиэлементные батареи.

Во время буферного режима работы, напряжение должно составлять 2,3 В на один элемент аккумулятора. Если рассматривать 12- вольтовые модели, то этот показатель составляет 13,8 В а 6-вольтовые модели — 6,9В.

Параметры тока для заряда должны составлять 30 процентов от 10-часовой емкости аккумулятора. Если мы говорим о гелевых моделях, то эти показатели равны 20 процентам. В качестве примера рассмотрим обычную аккумуляторную батарею С10. Ее емкость 100 Ач, а значит, ток заряда не должен превышать 30А.

Давайте рассмотрим правильный процесс заряда аккумуляторов, которые работают в циклическом режиме: Параметры напряжения 2,45 В/эл, ток заряда равен 20 процентам для С10.

Длительность заряда батареи.

Длительность процесса заряда батареи зависит от ряда факторов: в первую очередь, от изначальной заряженности. В первые минуты происходит быстрая зарядка (ускоренная), но спустя некоторое время потребление тока снижается и прекращается в тот момент, когда АКБ достигает полной заряженности. Самый главный критерий заряженности — это снижение потребление тока батареей, до показателей 1,5 мА на каждый Ач емкости аккумулятора. Если мы рассмотрим батарею С20, то снижение тока зарядки до 200 — 300мА говорит о том, что аккумулятор практически полностью заряжен. Чтобы повысить заряд до 100 процентов, нужно продолжить процесс зарядки таким током в течении 1 часа.

Разряженный аккумулятор заряжается за 10 — 12 часов при циклическом режиме работы. При буферном режиме работы эти цифры достигают 40 часов. Для полного заряда АКБ ей нужно подать на 20 процентов энергии больше, чем указано в номинальных значениях. Здесь срабатывают стандартные физические законы. И эти параметры совершенно не зависят от марки производителя и типа батареи. Выражаясь простым языком, отсутствие перенасыщения не завершит все химические и электрические реакции, которые протекают в батарее.

Оптимальные температурные показатели для процесса зарядки — 20 градусов по Цельсию. Если температура снижена, то время зарядки следует увеличивать. Когда вы пытаетесь зарядить аккумулятор при низких температурах, то все ваши усилия стремятся к нулю.

Все о буферных аккумуляторах с сквозной зарядкой для систем Dynamo Hub

Если вы увлекаетесь зарядкой электроники во время езды, вы, вероятно, уже знаете о буферных батареях.

Эти специальные батареи обеспечивают непрерывное питание ваших устройств в периоды, когда ваша скорость слишком низкая для зарядки через USB, например, при езде на велосипеде по холмистой местности или при остановке на светофоре. Это предотвратит то, что ваши устройства будут получать, а затем терять заряд (например, смартфоны) или полностью отключаться (модели Garmin eTrex).

В этой статье мы подробнее рассмотрим буферные батареи, их хранение, время зарядки и некоторые динамо-зарядные устройства со встроенными батареями.

Зарядные устройства USB лучше всего использовать вместе с буферными батареями, чтобы обеспечить постоянный заряд ваших устройств.

Проходные батареи

Большинство аккумуляторов будут либо заряжать , либо передавать накопленную мощность на ваше устройство; редко они будут делать и то, и другое одновременно.

Сквозные батареи — это , которые могут передавать питание от концентратора прямо на ваше устройство, а также подзаряжаются, если есть остатки энергии.

Причина, по которой многие производители аккумуляторов не допускают сквозного заряда, заключается в том, что он может быстро испортить аккумуляторы, хотя вы все равно можете ожидать минимум 500 полных циклов зарядки / разрядки с большинством сквозных аккумуляторов (две половинные зарядки равны одному полному циклу). ).

Стоит отметить, что многие производители включают «сквозную» функцию в спецификации батареи, но, по моему опыту, это бывает редко.

Потери батареи при хранении

Когда энергия хранится в батарее, потеря емкости составляет 15-20%.Чтобы свести к минимуму эти потери, лучше попытаться зарядить электронику либо напрямую от зарядного устройства USB, либо с помощью сквозного аккумулятора. Приятно иметь эту мощность на кране, но когда это означает, что вы теряете 1 час мощности за 5 часов езды … это складывается.

Батарейки буфера для губной помады

Батареи получают более интеллектуальную схему, чтобы уменьшить долговременный износ. Но не все аккумуляторы умные!

Джесси Карлссон и Сара Хаммонд используют самых дешевых батареек для губной помады , которые они могут найти, чтобы поддерживать постоянный поток энергии на свои устройства Garmin eTrex GPS.Не гарантируется, что самые дешевые батареи будут достаточно «глупы», чтобы обеспечить сквозное соединение, но шансы высоки, и, учитывая, что они стоят менее 10 долларов, стоит попробовать.

Посмотрите видео Джесси и Сары о том, как сделать эти дешевые буферные батареи водонепроницаемыми, в их видео ЗДЕСЬ.

Буферные батареи переменного тока

Cinq Smart Power Pack II.

Если батарейки для губной помады тупые, то буферные батарейки переменного тока — это умно!

Буферная батарея «с ограничением тока», такая как Smart Power Pack II, предназначена для зарядки динамо-концентратора, позволяя переключаться между установленными токами зарядки (например,100, 400 или 900 мА) для разных скоростей езды. Основным преимуществом является то, что вы можете оптимизировать зарядный ток, чтобы ваша батарея могла заряжаться на очень низких скоростях (например, 6-8 км / ч). Эта функция также удобна для зарядки от солнечных батарей в условиях низкой освещенности.

Вы можете узнать, какая настройка будет наилучшей (на разных скоростях), посмотрев на «ватты», вырабатываемые многими зарядными устройствами:

Горизонтальная ось: скорость вращения. Вертикальная ось: максимальная выходная мощность на USB.

Потолки зарядки:
Настройка 100 мА = Посмотрите на скорость при 0,5 Вт на графике (5 В x 100 мА)
Настройка 400 мА = Посмотрите на скорость при 2 Вт на графике (5 В x 400 мА)
Настройка 900 мА = Посмотрите на скорость при 4,5 Вт на графике (5В х 900мА)

Пример: USB-зарядное устройство Sinewave Reactor
Менее 7,5 км / ч (0,5 Вт): настройка 100 мА
7,5 (0,5 Вт) до 15 км / ч (2 Вт): настройка 400 мА
15 км / ч (2 Вт) t0 30 км / ч (4,5 Вт): настройка 900 мА

Сколько времени нужно заряжать аккумулятор?

Чтобы хорошо понять этот раздел, вам может потребоваться узнать о вольтах, амперах и ваттах ЗДЕСЬ.

3-ваттный динамо-концентратор выдает в среднем около 6 вольт при токе 500 мА. Как только мощность будет преобразована из переменного тока в постоянный, выходная мощность преобразуется примерно в 5 В и 500 мА (или 2,5 Вт), что для часа езды составляет 500 мАч. Таким образом, зарядка аккумулятора емкостью 3000 мАч с нуля приравнивается к 6 часам езды со скоростью 12 км / ч с самыми мощными зарядными устройствами USB и 20 км / ч с другими зарядными устройствами USB.

Однако есть также небольшие потери в схеме зарядки, возможно, около 20% от общей генерируемой мощности.Добавив 20% дополнительного времени езды (6 часов + (6 часов x 0,2)), мы рассчитываем на 7,2 часа езды, чтобы зарядить аккумулятор с нуля.

Вы также можете использовать вышеприведенные предположения при определении времени, необходимого для зарядки аккумулятора телефона. В моем Apple iPhone SE аккумулятор емкостью ~ 1500 мАч, поэтому при 500 мА в час на это потребуется 3 часа. Добавьте сюда потери в схемах, и я рассчитываю на 3,6 часа езды, чтобы заполнить их. Другие современные смартфоны, такие как Samsung S8, будут иметь батареи емкостью 3000 мАч, что обеспечит время зарядки более 7 часов.

Вместе с тем, существуют продукты, в которых используются специальные конденсаторы для увеличения мощности вдвое, что позволяет заряжать смартфоны буквально вдвое быстрее. Многие из них также поставляются со встроенными буферными батареями. Обратите внимание на USB-зарядные устройства Cinq Plug5 Plus и Forumslader V5, которые обеспечивают мощность 4–5 Вт при скорости всего 17–20 км / ч.

Зарядка обычных аккумуляторов

Конечно, вы можете заряжать аккумуляторы без сквозного заряда!

Батареи большой емкости (5000 мАч +) отлично подходят для хранения энергии, но иногда их может быть проблематично заряжать, поскольку они имеют большее внутреннее сопротивление в элементах батареи.Чтобы преодолеть сопротивление, большие батареи требуют более высокого входного тока (например, 1 А), что легко для сетевой розетки, но сложнее для динамо-втулки на туристических скоростях. Вот почему многие батареи емкостью 5000 мАч + не очень хорошо заряжаются от динамо-концентраторов.

Тем не менее, если вы едете на велосипеде со скоростью более 25 км / ч или используете одно из мощных зарядных устройств USB, вы можете иногда заряжать аккумуляторы до 10000 мАч, но я все же рекомендую вместо них 2 батареи по 5000 мАч.

Зарядные устройства Dynamo Hub со встроенными сквозными аккумуляторами

Cinq Plug5 Plus имеет встроенную буферную батарею.

По мере развития технологии зарядки динамо-концентратора мы обнаруживаем, что производители устанавливают буферные батареи прямо в свои зарядные устройства. Это, в частности, упрощает прокладку кабелей, что позволяет получить очень удобные решения для зарядки!

Вы можете найти встроенные буферные батареи в:
Cinq Plug5 Plus (1100 мАч)
Forumlader Ahead (2100 мАч)
NC-17 Appcon 3000 (3000 мАч)
Lumi-Con P5 (5000 мАч)
Busch & Muller USB Werk (300 мАч) )
ZZing (2000 или 2700 мАч)

Мой полный список динамо-зарядных устройств ЗДЕСЬ.

Рекомендации по использованию буферной батареи

Cinq Smart Power Pack II / 3000 мАч / 85 г — 99 евро на батарее Cinq
Lipstick (я не тестировал эту батарею, но она должна помочь) / 2600 мАч / 9,99 долларов США на Amazon

Igaro также ведет список сквозных аккумуляторов (щелкните ссылку, чтобы получить последнюю версию):
Blitzwolf — BW-P3, BW-P5 (возможно, другие модели в этом диапазоне)
Miller — ML202 V4
RavPower — Turbo + RP-PB043
Soshine — E4S
Thrunite — C2
Tomo — M2, M4 (возможно, другие модели в этом диапазоне)
Blackweb — 20000 мАч (Walmart, Adsa)

Ознакомьтесь с некоторыми из моих других ресурсов по системам Dynamo, Dynamo Lights и USB-зарядным устройствам

Две батареи лучше, чем одна

Топливные элементы и батареи с высокой плотностью энергии имеют ограниченную переоцененную емкость и медленную реакцию на мощность.Для преодоления этих ограничений и облегчения рекуперативного торможения в гибридных и электрических транспортных средствах предлагаются ультраконденсаторы и маховики. Моделирование, представленное в этом документе, показывает, что вторичный накопитель энергии (SESU) повышает производительность трансмиссии, как было предложено ранее, и обеспечивает дополнительные улучшения. Комбинированная конструкция первичного источника энергии и SESU снижает общий вес и объем и увеличивает срок службы батареи. Полностью электрическая трансмиссия моделируется с использованием стандартного ездового цикла EPA FTP-75.Затем то же транспортное средство моделируется с помощью SESU и сравниваются результаты. То же самое и с гибридной трансмиссией. Две трансмиссии используются в качестве эталонов, а затем улучшаются с помощью SESU; Всего представлено четыре моделирования. Результаты моделирования показывают, что устройство накопления энергии с очень низким энергопотреблением и высокой мощностью позволяет лучше выбирать батареи и управлять энергопотреблением.

1. Введение

Исследования в области электромобилей имеют долгую историю, полную успехов и разочарований.Есть большие надежды, которые оправдались совсем недавно с последними разработками в области аккумуляторов. Аккумуляторы — самый сложный компонент электромобиля. Плотность энергии очень низкая по сравнению с бензином. У электромобилей меньший запас хода, чем у бензиновых, так как батареи становятся очень тяжелыми. Большинство коммерческих электромобилей предназначены для поездок на работу со средним запасом хода менее 160 км [1]. Модель Tesla — это коммерческий электромобиль с увеличенным запасом хода до 480 км (300 миль), а вес одной батареи составляет 600 кг [2].Аккумулятор также является дорогостоящим компонентом. Различные прогнозы сходятся во мнении, что цена будущих электромобилей будет как минимум на 5000 долларов выше, чем у обычных бензиновых автомобилей, даже с учетом экономии на масштабе [3].

Мощность и плотность энергии — это компромисс между плотностью реагентов. Есть батареи с высокой удельной мощностью, но их удельная энергия ограничена. Есть батареи с высокой плотностью энергии, но плотность мощности скомпрометирована. Вторичный накопитель энергии (SESU) был предложен для улучшения динамического отклика трансмиссии [4, 5].В этой статье утверждается, что SESU обладают положительным экономическим потенциалом при оценке всей трансмиссии.

Буфер мощности здесь определяется как компонент, который может обеспечивать высокую мощность в течение коротких периодов времени без ущерба для своего срока службы. Буфер мощности не будет основным источником энергии, но будет работать в сочетании с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) или батареями. Практически буфер мощности может быть ультраконденсаторами, маховиками или батареями с высокой плотностью мощности.

Преимущества буфера мощности в электрической / гибридной трансмиссии заключаются в следующем: (i) номинальная мощность батареи ниже и, следовательно, дешевле и с более высокой плотностью энергии; (ii) колебания мощности в батарее значительно снижаются; ( iii) динамический отклик усиливается.

Недостатки буфера мощности следующие: (i) больше компонентов в трансмиссии; (ii) он имеет свои собственные связанные потери.

Возможные улучшения представлены путем сравнения нескольких симуляций. Имитационные модели полностью электрического транспортного средства и гибридного транспортного средства сравниваются с трансмиссиями, усовершенствованными с помощью SESU. Моделирование показывает, что SESU с ограниченной емкостью накопителя энергии резко снижает требования к номинальной мощности батареи.

2.Предпосылки

Накопитель энергии SESU состоит из ультраконденсаторов, маховиков или батарей с высокой плотностью мощности. Ранее уже имелся успешный опыт использования этих компонентов в транспортном секторе. Здесь представлены некоторые проекты с упором на приложения, в которых SESU действует как буфер питания.

2.1. Батареи

Батареи — это устройства, преобразующие химическую энергию в электричество, и поэтому они ограничены химическими термодинамическими и кинетическими средствами.Есть батареи с разными химическими компонентами и структурами. Некоторые из них имеют высокую удельную мощность, а некоторые — высокую плотность энергии, но нет батарей, которые могли бы превзойти оба свойства. Плотность энергии увеличивается с увеличением толщины катодного и анодного слоев, но толстые слои уменьшают плотность мощности из-за медленной диффузии [6]. Большинство систем спроектировано с батареями одного типа, но следует рассмотреть возможность сочетания разных батарей для достижения наилучшего результата.

Уже есть примеры систем с комбинациями разных аккумуляторов.Цифровые камеры оснащены аккумулятором, обеспечивающим энергию для нескольких сотен снимков (высокая мощность), и вторым аккумулятором для хранения такой информации, как дата и настройки, в течение многих лет (низкое энергопотребление, длительный срок службы), поэтому большинство из них питаются от перезаряжаемого литиевого аккумулятора. аккумулятор и батарейка-кнопка. Та же концепция двух батарей применима и к электромобилям. Самый замечательный пример SASU, который действует как буфер мощности, разработанный для автоматизации, — это система KERS в Формуле-1. Эти батареи рассчитаны на 60 кВт и 400 кДж.Они обеспечивают мощность всего 6,5 секунд за цикл и весят всего 60 кг. Недостатком является то, что время жизни ограничено только одной гонкой, которая длится 2 часа. Система KERS разработана для увеличения производительности, а не для увеличения дальности полета или экономии трансмиссии, как SASU предлагает в этой статье.

2.2. Ультраконденсаторы

Ультраконденсаторы похожи на обычные конденсаторы, хотя в них используется электролит между слоями, а не инертный твердый диэлектрик, что обеспечивает гораздо более высокую емкость.У ультраконденсаторов большой срок службы и высокая удельная мощность, хотя в настоящее время их стоимость выше, чем у конкурирующих технологий.

Есть текущие проекты в автобусах и трамваях. Стратегия в этих случаях заключается в очень частой подзарядке, так же часто, как на каждой автобусной остановке, чтобы уровень энергопотребления был очень низким. Проекты с ультраконденсаторами в трамваях включают трамвай в Женеве Stadler [7], трамвай в Париже, связанный с проектом STEEM от Alstom [8], проект MITRAC, испытанный в Мангейме компанией Bombardier [9], и трамваи, оборудованные бортовым ультраконденсатором ACR CAF. система накопления энергии для работы без контактной сети в Сарагосе [10].Существуют также автобусы с ультраконденсаторами, такие как Shanghai Aowei, разработанные Sinautec еще в 2006 году [11], и два автобуса, работающие в Умео [12].

2.3. Маховики

Маховик — это накопитель энергии, основанный на кинетической энергии. Энергия, запасенная во вращающемся диске, пропорциональна его моменту инерции и квадрату скорости вращения. Существуют маховики с чисто механической трансмиссией и маховики с двигателем / генератором, которые вырабатывают электроэнергию, оба применяются в гибридных транспортных средствах.Примером маховиков с механической трансмиссией является система KERS, разработанная Flybrid Systems для Формулы-1. Он был протестирован на различных транспортных средствах, таких как 24-часовая гонка Mercedes Le Mans [13] и Volvo [14], как показано на рисунке 1.

Маховик может приводиться в движение электродвигателем / генератором, образующим электромеханическую батарею. Этот тип накопителя энергии больше подходит для гибридных и электромобилей, оснащенных электрической тягой. Компания Williams Hybrid Power разработала технологию, используемую, в частности, Audi и Porsche [15], представленную на рисунке 2.

Существует ряд проектов, в которых маховики используются не только в автоспорте. Одним из первых примеров является система хранения энергии CCM, разработанная компанией Siemens в Нидерландах [16]. Компания Magnet Motor GmbH разработала и протестировала 12 гибридных автобусов, представленных на рис. 3. Они доказали живучесть при ускорениях более 6 g и одном миллионе циклов каждый [17]. Существуют также проекты по разработке приводных механизмов с маховиками для более тяжелых транспортных средств, таких как трамвай Citadis от Alstom с приводом от Williams Hybrid Power [18].

3. Технологии буферов питания

Как упоминалось ранее, комбинация первичного источника энергии, например аккумуляторов, и буфера мощности может использоваться для удовлетворения требований к пиковой мощности электромобиля. Системы тяги электромобилей, которые сочетают в себе ультраконденсатор или маховик с аккумулятором, также называемые двойными источниками питания, оценивались ранее [19].

В модели может быть реализована простая идеализированная схема управления питанием, так что (i) буферный блок обычно обеспечивает или поглощает пиковую мощность; (ii) аккумулятор обеспечивает среднюю мощность.

Скорость и потребляемая мощность, смоделированные на валах колес обычного транспортного средства во время стандартного городского ездового цикла FTP-75 (Федеральная процедура испытаний), показаны на рисунках 4 и 5. Транспортное средство, рассматриваемое для этого моделирования, имеет массу 1350 кг. коэффициент лобового сопротивления Сх 0,7 м ² и коэффициент сопротивления качению Crr 0,01. Требуемая мощность варьируется от 31 кВт (при разгоне) до −24 кВт (при торможении). Однако средняя электрическая мощность от накопителя энергии, необходимая для приведения в движение обычного транспортного средства в соответствии со стандартным городским ездовым циклом FTP-75, составляет около 4.4 кВт, то есть менее 15% максимальной мощности, необходимой во время ездового цикла. Буфер мощности может справляться с колебаниями мощности на / от колес вместо передачи их на аккумулятор.

Комбинация аккумулятор-ультраконденсатор для автомобильных приложений описана в литературе [20–23]. Результаты показывают, что ультраконденсаторы обладают высокой эффективностью (около 90%) и могут заряжаться и разряжаться большое количество раз без ухудшения рабочих характеристик.Недостатком ультраконденсатора является его высокая стоимость — от 10 до 20 $ / Втч. С другой стороны, маховики имеют расчетную стоимость киловатт-часа от 0,5 до 1 доллара за час [24, 25]. Кроме того, маховики обеспечивают стабильное напряжение и уровень мощности независимо от нагрузки, температуры или уровня заряда; не включены химические вещества, следовательно, не связано с загрязнением окружающей среды. Эффективность и жизненные циклы аналогичны представленным для ультраконденсаторов [26, 27].

Были определены три режима работы в зависимости от потока мощности [28].В нормальном режиме работы аккумулятор подает питание на колеса одновременно с подзарядкой SESU. При ускорении или подъеме и аккумулятор, и SESU передают мощность на колеса. При замедлении и спуске основной поток мощности направляется исключительно в SESU. Аккумулятор и SESU подключены к промежуточному контуру.

4. Имитационные модели

Моделирование динамики транспортного средства является стандартной процедурой [29]. Четыре различных трансмиссии были смоделированы с использованием стандартного ездового цикла EPA FTP-75.Различные трансмиссии были классифицированы в следующих случаях: Случай Ia, полностью электрическая трансмиссия; Case Ib, полностью электрическая трансмиссия с SESU; Вариант IIa, гибридная трансмиссия; Вариант IIb, гибридная трансмиссия с SESU.

Вариант Ia относится к полностью электрической трансмиссии. Трансмиссия имеет один идеальный источник питания; то есть он может выдавать столько мощности, сколько требуется, и заряжается достаточным количеством энергии для завершения цикла движения. Случай Ib смоделирован с ограничениями мощности и энергии. Батарея заряжена достаточным количеством энергии для завершения цикла, но имеет номинальную мощность, которая не может быть превышена.Также реализован контроль, предотвращающий быстрое изменение мощности. Переходные процессы питания ограничены для увеличения срока службы батареи. SESU — теперь добавленный в систему — представляет собой буфер мощности, поэтому он обеспечивает всю необходимую мощность, но имеет ограниченную энергоемкость. В случае, если батарея подает питание и потребность в цикле движения внезапно падает, тогда батарея будет медленно уменьшать подачу мощности, и разница в энергии будет сохраняться в SESU. В случае, если SESU разряжен и потребляемая мощность превышает номинальную мощность аккумулятора, трансмиссия не может обеспечить требуемую производительность.Расхождения между потребляемой мощностью и доставкой будут рассчитаны и обсуждены.

Моделирование показывает поток мощности без учета временных задержек в динамике двигателя, поэтому выводы применимы как к трансмиссиям двигателя внутреннего сгорания (ДВС), так и к полностью электрическим трансмиссиям с одним аккумулятором. Для простоты в этом моделировании была выбрана полная электрическая трансмиссия.

Вариант IIa относится к трансмиссии с двумя разными источниками питания, то есть к гибридной трансмиссии с ДВС и аккумуляторной батареей.Опять же, моделирование показывает поток мощности в универсальной гибридной трансмиссии без обсуждения конфигурации.

Вариант IIb относится к трансмиссии, представленной в Варианте IIa, с дополнительным буфером мощности. В этом сценарии обсуждается случай, когда буфер мощности может снизить стоимость батареи и увеличить срок ее службы за счет уменьшения потребности в энергии.

Трансмиссии смоделированы с тремя различными компонентами: силовым буфером, аккумулятором и двигателем внутреннего сгорания. Здесь представлены характеристики компонентов в каждом конкретном случае.

4.1. Буфер мощности

Мы утверждаем, что возможности трансмиссии можно было бы улучшить с помощью элемента, способного выдавать мгновенную мощность даже при низком уровне энергопотребления. Буфер мощности может быть конденсатором, ультраконденсатором, маховиком или аккумулятором с высокой номинальной мощностью. Характеристика, которая должна быть подчеркнута при моделировании, — это высокая мощность без ухудшения характеристик. Таким образом, SESU моделируется как источник питания с ограниченным номинальным накоплением энергии и неограниченной мощностью.

4.2. Батареи

Батареи в базовых случаях были смоделированы иначе, чем батареи, работающие параллельно с буфером питания. Батареи эталонных трансмиссий (случаи Ia и IIa) должны обеспечивать мощность для выполнения ездового цикла, и поэтому их номинальная мощность является максимальной потребляемой мощностью. Они моделируются как идеальные батареи без каких-либо динамических ограничений в переходных режимах питания. Напротив, батареи в трансмиссиях с буферами мощности (варианты Ib и IIb) моделируются как источники питания с медленным ПИ-регулированием, так что переходные процессы мощности ограничиваются.Увеличение срока службы с более низким является неопределенным, и количественные параметры недоступны, поэтому представленные результаты являются качественными.

4.3. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Основным преимуществом гибридных трансмиссий является то, что двигатель внутреннего сгорания работает близко к точке максимальной эффективности. ДВС имеют возможность регулирования за счет более низкой эффективности. В этом исследовании двигатель внутреннего сгорания эксплуатируется строго с максимальной эффективностью без каких-либо регулировок, а только включение / выключение при его номинальной мощности.Этот крайний случай иллюстрирует философию гибридизации.

5. Результаты моделирования

Четыре различных трансмиссии были смоделированы с использованием стандартных ездовых циклов EPA FTP-75. Требуемая мощность для завершения цикла была рассчитана для стандартного автомобиля с учетом того же внутреннего трения и потерь независимо от трансмиссии, поскольку оптимизация трансмиссии выходит за рамки данного исследования.

5.1. Эталонный вариант модели Ia

Вариант Ia моделирует полную трансмиссию электромобиля, представленную на рисунке 6.Номинальная мощность аккумулятора выбирается исходя из максимальной потребляемой мощности в ездовом цикле, чтобы транспортное средство могло соответствовать требованиям к мощности, представленным на Рисунке 5.

5.2. Case Ib

В случае Ib обычная электрическая трансмиссия дополнена буфером мощности. Аккумулятор в этом новом корпусе моделируется с ограниченной мощностью и. Буфер мощности моделируется с неограниченной мощностью, но с ограниченным номинальным энергопотреблением. Компоненты трансмиссии представлены на рисунке 7.

Конфигурация трансмиссии Case Ib смоделирована с учетом двух параметров: предельной мощности аккумулятора и энергетической емкости буфера питания. Начальные условия устанавливаются так, что буфер мощности заряжается до 50% от его номинальной мощности, а мощность батареи достигает 1,5 кВт (или номинальной мощности, если она ниже 1,5 кВт).

Трансмиссия была смоделирована с различными ограничениями максимальной мощности в батарее и номинальной мощностью в буфере мощности. Результаты моделирования показаны на рисунке 8.Потребляемая мощность не может быть достигнута для некоторых комбинаций батареи с низким номиналом и буферов питания. Водитель заметит, что автомобиль не может разгоняться достаточно быстро для некоторых комбинаций аккумулятора и SESU. Разница между потребляемой мощностью и поставленной мощностью, измеренная при моделировании, интегрируется и называется «несоответствие энергии». Несоответствие энергии является показателем качества работы трансмиссии.

Решение не линейное; более высокая мощность батареи может привести к большему отклонению от потребляемой мощности.Это явление связано с ограничением заряда аккумулятора. Батареям большой мощности требуется много времени, чтобы подняться и снизить энергопотребление. Рекуперативное торможение представлено как отрицательный поток мощности. Энергия не может быть восстановлена, когда буфер мощности насыщен. Энергия, потерянная во время рекуперативного торможения, добавляется как отрицательная и воспринимается как положительный эффект в общем рассогласовании энергии.

Система работала достаточно хорошо для буферов мощности более 0,25 кВтч и батареи с ограничением до 4,8 кВт с учетом ограничений и потока мощности, учтенных при моделировании.

Мощность, передаваемая на колеса с аккумулятором номинальной мощностью 4,8 кВт и буфером мощности, ограниченным до 0,25 кВтч, представлена ​​на рисунке 9. Мощность, отдаваемая аккумулятором, намного более плавная, чем в профиле мощности, представленном на рисунке 5.

Улучшение с буфером мощности заключается в снижении номинальной мощности батареи с 30 до 4,8 кВт за счет дополнительного буфера мощности номиналом 0,25 кВтч.

5.3. Вариант IIa: эталонная модель гибридного автомобиля

Эталонная гибридная трансмиссия состоит из ДВС и батареи, как показано на рисунке 10.Преимущество гибридной трансмиссии заключается в том, что ДВС работает с максимальной эффективностью. Согласно этой парадигме, ICE постоянно работает с максимальной эффективностью. Эта симуляция представляет ICE как источник питания включения / выключения, в то время как батарея обеспечивает разницу в мощности. Батарея подает энергию, когда водителю требуется больше, чем номинал ДВС, и поглощает энергию, когда потребность в мощности ниже номинальной мощности двигателя. Двигатель IC запускается, когда батарея разряжена, и останавливается, когда батарея полностью заряжена.

Батарея с низким энергопотреблением вынуждает непрерывно запускать и останавливать циклы ДВС. Напротив, маломощный ДВС обеспечит непрерывную работу. ДВС и номиналы аккумуляторной батареи, выбранные для эталонной трансмиссии, выбираются таким образом, чтобы несколько запусков и остановок ДВС во время ездового цикла могли показать функциональность гибридных трансмиссий. Значения представлены в таблице 1.

Рейтинг ICE 10 кВт Аккумулятор 0.5 кВтч

Имитируется ездовой цикл EPA FTP-75, результаты представлены на рисунке 11. В какой-то момент потребляемая мощность превышает номинальную мощность ICE, и батарея разряжена. В этих условиях возникает рассогласование мощности.

5.4. Вариант IIb: гибридная трансмиссия с буфером мощности

Трансмиссия варианта IIb включает гибридную трансмиссию (ДВС и аккумулятор), усиленную SESU.Управление батареей реализовано с помощью ограничительного PI для предотвращения быстрых переходных процессов питания. Несоответствие между требуемой мощностью и мощностью, выдаваемой двухпозиционным ICE и батареей с медленным откликом, обеспечивается буфером мощности. Схема трансмиссии представлена ​​на Рисунке 12.

Существует множество степеней свободы для ДВС, батареи и номинальных значений мощности и энергии SESU, которые были введены для упрощения представления результатов. Энергия, хранящаяся в батарее и буфере питания, устанавливается как постоянная.0,5 кВтч — это выбранное компромиссное значение. Например, если батарея смоделирована на 0,4 кВтч, то буфер мощности будет смоделирован на 0,1 кВтч. Мощность в ДВС установлена ​​на 10 кВт, а состояние заряда (SoC) составляет 50% в начале цикла движения. Основные параметры моделирования приведены в Таблице 2.

Мощность батареи Рейтинг ICE 68 10 кВт 0.5 кВтч Начальная мощность батареи SoC 50% Буфер питания SoC 50%

Мощность трансмиссии смоделирована для различных номиналов батареи. Трансмиссия не всегда может обеспечить мощность, требуемую в ездовом цикле, при всех комбинациях параметров. На рисунке 13 показано несоответствие энергии между мощностью, требуемой для ездового цикла, и мощностью, выдаваемой ICE, аккумулятором и буфером питания вместе.Несоответствие возникает, когда SESU полностью заряжен и не может поглощать рекуперативное торможение. Несоответствие в моделировании, показанном на рисунке 14, возникает, когда аккумулятор увеличивает скорость зарядки, но из-за ограничения переходного процесса мощности он не может поглотить всю энергию тормоза. Обратите внимание, что рассогласование энергии отрицательное, а не положительное, как в случае I. Поток мощности для одной из комбинаций параметров представлен на рисунке 14.

6.Обсуждение

Моделирование показывает, что введение SESU в трансмиссию снижает требования к мощности и нагрузке на аккумулятор. Конструкция трансмиссии — это компромисс веса, диапазона, срока службы компонентов и стоимости. Процесс оптимизации начинается с требований к производительности трансмиссии. Затем определяется целевая функция. Минимум целевой функции дает оптимальное решение. Все параметры должны быть описаны как «стоимость» или некоторые параметры, используемые в качестве справочных при оптимизации.Например, если эффективность — это переменная функции оптимизации, тогда все остальные параметры переводятся в эффективность с разными весами. В [30] каждый кг веса интерпретируется как 5% потерь на трение. Решение оптимизации дает минимум потерь в системе, который для каждого компонента свой. Самый эффективный двигатель и аккумуляторы могут не обеспечивать наилучшую производительность системы.

Здесь представлена ​​простая витрина как пример преимущества SESU. Силовые передачи Ia и Ib сравниваются.Коммерческий ультраконденсатор и батарея с высокой плотностью мощности рассматриваются в качестве блока буфера питания. Сравнение основано на емкости аккумулятора 15 кВтч, что является разумным накоплением энергии в коммерческих электромобилях [1]. SESU рассчитан на 0,25 кВтч и 35 кВт. Энергия является ограничивающим фактором для ультраконденсаторов и питания для батарей. В таблице 3 представлены справочные значения мощности и плотности энергии коммерческих батарей, рассматриваемых в этой демонстрации [1]. Предполагается, что в обычных трансмиссиях используются батареи высокой мощности (тип (a)), а в трансмиссии с SESU будет использоваться высокая плотность энергии (тип (b)) или ультраконденсатор.Батареи с высокой плотностью энергии более экономичны, чем батареи с высокой удельной мощностью в киловатт-часах. Цена на оба типа будет ориентировочной (1) [31]. Свойства и цена ультраконденсатора для транспортных приложений представлены в таблице 4 [32]. Учтите следующее:

Модель литиевого аккумулятора Втч / кг Вт / кг Saft (a) 902 Saft (a) 902 772 б) 140 476

9030 Вт · ч / кг BCAP3000 P270 K0X 6.0 5,900 30,000

Вариант Ia с чисто электрическим приводом является базовым. Стоимость и вес батареи на 15 кВтч представлены в Таблице 5. Базовый вариант сравнивается с двумя вариантами, улучшенными с помощью SESU: один основан на ультраконденсаторах, а другой — на батареях большой мощности. В базовом варианте емкость аккумуляторов высокой мощности составляет 15 кВтч. Корпуса с SESU имеют номинальную мощность 15 кВтч от батарей с низкой плотностью мощности плюс дополнительную энергию от батарей.

Ultraapitor

1 SESU Аккумулятор + Bacitor Компоненты кВтч кг $ Батарея в базовом корпусе — Тип Батарея с низкой плотностью мощности — Тип (b) 15 107 11,600 Ультраконденсатор SESU 0,25 40 7,500 Батарея SESU7 23 2,000 Общий запас энергии Базовый вариант — EV без SESU 15 195 17,800 15,25 147 19,100 Батарея (б) + батарея (а) SESU 16,7 130 13,600 SESU по сравнению с базовым корпусом Батарея (б) + суперконденсатор SESU +0.25 −48 +1,300 Батарея (b) + батарея (a) SESU +1.7 −65 −4,200

транспорт с номинальной мощностью 0,25 кВтч вносит дополнительную плату в размере 7500 долларов США и имеет дополнительный вес в размере 40 кг. Оценивается альтернативный SESU, основанный на батареях с высокой плотностью мощности. Аккумуляторы высокой плотности мощностью 35 кВт обойдутся вам в 2 000 долларов США и увеличат вес в 23 кг.

SESU снижает вес трансмиссии до одной трети и потенциально снижает стоимость системы. Баланс между емкостью накопителя энергии и SESU зависит от ездового цикла и рейтинга накопителя энергии, поэтому для каждого случая требуются новые оптимизации.

Ультраконденсаторы кажутся неэкономичными по сравнению с батареями. Ультраконденсаторы имеют гораздо более длительный срок службы, чем батареи, из-за частых циклов заряда-разряда, как в SESU. Это следует учитывать при экономии на сроке службы трансмиссии.Маховики также являются возможным вариантом со схожими характеристиками с ультраконденсаторами.

7. Заключение

Все электрические и гибридные трансмиссии выигрывают от дополнительного вторичного накопителя энергии (SESU), который уравновешивает переходные процессы мощности. SESU может быть ультраконденсатором, маховиком или сверхмалой батареей с высокой плотностью мощности. SESU потенциально может снизить стоимость и вес накопителя энергии, увеличить срок службы батареи и повысить динамические характеристики. Недостатком является увеличение сложности из-за лишнего компонента в системе.

Моделирование стандартного ездового цикла EPA FTP-75 показывает, что SESU требует номинальной мощности 0,25 кВтч для сглаживания всех переходных процессов мощности. Преимуществом батареи является снижение номинальной мощности с 30 до 4,8 кВт и увеличение срока службы за счет лучшего управления потоком мощности.

Представлено тематическое исследование, в котором трансмиссия со стандартными батареями сравнивается с трансмиссией, усовершенствованной с помощью SESU; один основан на ультраконденсаторах, а другой — на батареях с высокой плотностью мощности.Показано, что в обоих случаях вес значительно снижен, а цена может снизиться в зависимости от стоимости компонентов. Маховики также возможны для SESU.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была проведена в рамках стратегических исследований STandUp for ENERGY при поддержке Шведского центра гибридных автомобилей (SHC).

Влияние различных режимов обслуживания буферных батарей на состояние батарей VRLA — Journal of Power of Technologies — Tom Vol. 98, № 4 (2018) — Библиотека науки

Влияние различных режимов обслуживания буферных батарей на состояние VRLA-батарей — Journal of Power of Technologies — Tom Vol. 98, № 4 (2018) — Библиотека науки — Ядда

EN

Современное общество полагается на постоянный поток качественной электроэнергии.Различные меры безопасности в виде источников бесперебойного питания (ИБП) в сочетании с системами дизельной генерации используются для обеспечения постоянного энергоснабжения стратегических служб во время отключения электроэнергии. Батареи ИБП работают в буферном режиме, чтобы избежать саморазряда. Влияние различных режимов обслуживания буферных батарей является важным фактором обеспечения надежности систем ИБП. Была проведена серия тестов на пяти парах батарей, чтобы оценить влияние пяти различных буферных режимов на состояние батарей.Испытания проводились в течение одного года при повышенной температуре, чтобы ускорить негативное влияние указанных режимов на состояние аккумуляторных батарей. Результаты тестирования показали, что, вопреки широко распространенному мнению, пульсации буферного зарядного тока не оказывают существенного негативного влияния на состояние аккумулятора. Сравнение действительно показало, что пульсирующий зарядный ток обеспечивает меньшую общую потерю емкости, чем постоянный ток. Затем после испытания батареи были подвергнуты десульфатации, чтобы оценить величину емкости, которая была потеряна из-за сульфатирования.Было установлено, что пульсация способствует более необратимой потере емкости (не вызванной сульфатацией), чем отсутствие колебаний тока с тем же средним напряжением. Выводы, полученные в результате этих испытаний, могут послужить основой для попыток промышленности замедлить износ свинцово-кислотных аккумуляторов в ИБП.

Библиогр.21 поз., Рыс., Выкр.

• Варшавский технологический университет, химический факультет, ул. Noakowskiego 3, 00-664 Варшава, Польша, [email protected]

• Варшавский технологический университет, химический факультет, ул.Noakowskiego 3, 00-664 Варшава, Польша

• Варшавский технологический университет, химический факультет, ул. Noakowskiego 3, 00-664 Варшава, Польша

• Варшавский технологический университет, электротехнический факультет, пл. Политехники 1, 00-661 Варшава, Польша

• [1] К.Смит, Аккумуляторы. Третье издание, Pitman Publishing Limited, Лондон, 1980.
• [2] Д. Линден, Б. Редди, Т. Справочник по батареям. Третье издание, McGraw-Hill Professional, Нью-Йорк, 2002.
• [3] Г. Карлссон, Простая модель реакции перезаряда в свинцово-кислотных аккумуляторах с регулируемым клапаном в полностью стационарных условиях, Журнал источников питания 58 (1) (1996) 79–85.
• [4] М. А. Карими, Х. Карами, М. Махдипур, Энн, моделирование потребления воды в свинцово-кислотных аккумуляторах, Журнал источников энергии 172 (2) (2007) 946–956.
• [5] С. Бай, С. Лукич, 12-импульсный диодный выпрямитель с интегрированным накопителем энергии и высоким качеством электроэнергии как на стороне переменного, так и постоянного тока, в: Конгресс и выставка преобразования энергии (ECCE), 2012 IEEE, IEEE, 2012, С. 4042–4048.
• [6] Материалы с сайта www.eurobat.org.
• [7] Й. Б. Блаут, И. Барби, 12-пульсный выпрямитель с фазовым управлением и единичным коэффициентом смещения без фазовращающего трансформатора, в: Конференция и выставка прикладной силовой электроники, 1998.АТЭС’98. Материалы конференции 1998 г., тринадцатый ежегодник, Vol. 2, IEEE, 1998, стр. 970–976.
• [8] А. Рудделл, А. Даттон, Х. Венцль, К. Ропетер, Д. Зауэр, Дж. Мертен, К. Орфаногианнис, Дж. Твиделл, П. Везин, Анализ микроциклов тока батареи в автономных системах возобновляемой энергии. Журнал источников энергии 112 (2) (2002) 531–546.
• [9] К. Протогеропулос, Дж. Николетатос, «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПУЛЬСКОГО ТОКА НА СТАРЕНИЕ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И ТЕХНИЧЕСКОЕ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ МЕЖДУ« СОЛНЕЧНЫМИ »И SLI-АККУМУЛЯТОРАМИ», 14-я конференция ЕС по фотоэлектрической солнечной энергии, Барселона, Испания, 1997.
• [10] Р. Ф. Нельсон, М. А. Кепрос, Влияние пульсаций переменного тока на аккумуляторы vrla в плавающих приложениях, в: Battery Conference on Applications and Advances, 1999. Четырнадцатый ежегодник, IEEE, 1999, стр. 281–289.
• [11] П. Т. Мозли, Дж. Гарш, Электрохимическое хранение энергии для возобновляемых источников и балансировка энергосистемы, Newnes, 2014.
• [12] Д. У. Зауэр, Х. Венцль, Сравнение различных подходов для прогнозирования срока службы электрохимических систем — на примере свинцово-кислотных аккумуляторов, Journal of Power sources 176 (2) (2008) 534–546.
• [13] Л. Лам, Н. Хей, К. Филэнд, А. Урбан, Режим отказа свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном при высокоскоростном режиме частичного заряда, Journal of Power Sources 133 (1) (2004). ) 126–134.
• [14] Б. Чжан, Дж. Чжун, В. Ли, З. Дай, З. Ченг, Преобразование инертного отложения pbso4 на отрицательном электроде свинцово-кислотной батареи в активное состояние, Journal of Power Sources 195 (13 ) (2010) 4338–4343.
• [15] Д.Павлов, Г. Петкова, Т. Рогачев, Влияние концентрации h3so4 на характеристики отрицательных пластин свинцово-кислотных аккумуляторов, Journal of Power Sources 175 (1) (2008) 586–594.
• [16] Л. Лам, Х. Сейлан, Н. Хей, Т. Лвин, Д. Рэнд, Влияние остаточных элементов в свинце на скорость выделения кислорода и водорода в свинцово-кислотных аккумуляторах, Journal of Power Sources 195 (14 ) (2010) 4494–4512.
• [17] Л. Лам, О. Лим, Н. Хей, Д. Рэнд, Дж. Мандерс, Д. Райс, Оксид для свинцово-кислотных аккумуляторов с клапаном, Журнал источников питания 73 (1) (1998) 36– 46.
• [18] М. Сараванан, С. Амбалаванан, Анализ отказов литой ленты в свинцово-кислотной батарее, подверженной вибрации, Технический анализ отказов 18 (8) (2011) 2240–2249.
• [19] Т. Хун, Электрохимия свинца, Academic Press, Лондон, 1979.
• [20] Д. У. Зауэр, Э. Карден, Б. Фрике, Х. Бланке, М. Теле, О. Болен, Дж. Шиффер, Дж. Б. Гершлер, Р. Кайзер, Зарядные характеристики автомобильных аккумуляторов — недооцененный фактор, влияющий на срок службы и надежность Работа от батарей, Журнал источников питания 168 (1) (2007) 22–30.
• [21] М. Теле, Дж. Шиффер, Э. Карден, Э. Суреваард, Д. Зауэр, Моделирование принятия заряда свинцово-кислотных аккумуляторов, Журнал источников энергии 168 (1) (2007) 31–39.

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509 / P-DUN / 2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

bwmeta1.element.baztech-52e83bf8-ccd3-4155-a244-7eccac4a1a82

JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej.Włącz go, a następnie odświe stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.

(PDF) Конструкция системы накопления энергии для буферной системы, обеспечивающей сквозную нагрузку.

6

Напряжение провала. Выброс буферного тока, наблюдаемый на Рис.

7 (c), вызван изменением режима контроллера и переключением

батареи после возникновения провала. Предполагаемая задержка в 2 мс

между моментом обнаружения неисправности

и изменением режима управления буфером и включением батареи

внесла свой вклад в переходный процесс.Переходный ток

достигает примерно на 25% выше своего значения до провисания в течение очень короткого промежутка времени

. Следовательно, коммутационное устройство в пределах

буфера должно быть рассчитано на передачу этого переходного тока

мгновенно.

Фиг. Фиг.7 (d) и (e) показывают изменения входной реальной и

реактивной мощности от восходящей системы в буфер и

реальной мощности, поставляемой батареей, соответственно.

видно на рис.7 (d) видно, что реальная мощность, подаваемая вышестоящим блоком

, снижена до 64 кВт или 0,64 о.е. номинального значения

, в течение периода спада, и что входная реактивная мощность на

PCC управляется так, чтобы она была равна нулю до и после провала, чтобы

удовлетворял работе UPF. Из фиг. 7 (d) и (e) также

обнаруживает, что реальная мощность, подаваемая вышестоящей системой

во время предаварийной продолжительности, удовлетворяет потребности нагрузки 100 кВт

и объединенной мощности, подаваемой энергосистемой и батареей

во время прогиба поддерживается на уровне 100 кВт, при несоответствии мощности

обеспечивается аккумуляторной системой хранения энергии.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Рис. последовательность фаз: (a) напряжение PCC, (b) DC-

Напряжение звена, с батареей и без нее, (c) входной ток, (d) входная действительная

и реактивная мощность на PCC, (e) подаваемая реальная мощность от аккумуляторной батареи, (f) DC-

Характеристики напряжения звена при токе разряда 153 A (—) и 1000 A (-).

Наконец, чтобы проверить влияние параметров батареи на

переходные характеристики буферной системы, в моделировании использовались два набора параметров батареи

, соответствующие различным условиям тока разряда

. В этом примере

та же батарея, которая использовалась при получении фиг. 6, в данном случае предполагалась

. На рис. 7 (f) сравните отклик

В

постоянного тока

, соответствующий разрядному току

в 1000 А и току 153 А.Следует отметить, что

отклик в последнем случае, как показано пунктирной линией, на

менее хорошо затухает, чем отклик для более высокого тока разряда.

Это подтверждает вывод, описанный в подразделе III.C.

В. C

ВКЛЮЧЕНИЯ

Предлагается новая схема устройства и работы буфера питания

. В нормальных сетевых условиях буфер

и

работают в режиме постоянной мощности. Когда происходит провал напряжения,

буфер переключается в режим постоянного импеданса, так что

смягчает отрицательное влияние постоянной нагрузки на стабильность напряжения

системы.Несоответствие мощности между восходящим источником

и потребляемой нагрузкой во время провала

обеспечивается аккумуляторной батареей, подключенной к буферной линии постоянного тока.

Таким образом повышается стабильность напряжения в энергосистеме.

Кроме того, были получены аналитические выражения, определяющие нагрузочную способность

и состояние разряда батареи

. Путем анализа переходной характеристики буферной батареи

было выявлено наиболее обременительное условие

, при котором может быть достигнута прохождение нагрузки,

.Устойчивые и переходные характеристики предложенной буферной системы

проверены с помощью моделирования. Результаты

продемонстрировали эффективность предложенной схемы

в снижении нестабильности напряжения из-за помех

, возникающих в вышестоящей системе электроснабжения.

VI. R

EFERENCES

[1] Целевая группа IEEE по представлению нагрузки для динамической производительности,

«Представление нагрузки для динамического анализа производительности [систем power

],» IEEE Transactions on Power Systems, vol.8, вып. 2, pp. 472-

82, 1993.

[2] Д. Лог и П. Т. Крейн, «Концепция буфера питания для нагрузки

, развязка», в Proceedings of the IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference

Specialists Conference, vol. . 2, pp. 973-978, 2000.

[3] W. W. Weaver и P. T. Kerin, «Смягчение коллапса напряжения через

активных динамических буферов», International Journal of Critical Infrastructures,

vol. 3, вып. 1-2, стр. 101-123, 2007.

[4] X.Я. Ван, Д.М. Вилатгамува и С.С. Чой, «Разъединение динамики нагрузки

для предотвращения коллапса энергосистемы», в Протоколах общего собрания энергетического общества IEEE

, стр. 1-8 2006 г.

[5] MHJ Bollen , «Характеристика провалов напряжения, испытываемых трехфазными приводами с регулируемой скоростью

», IEEE Transactions on Power Delivery,

vol. 12, вып. 4, pp. 1666-1671, 1997.

[6] П. Ф. Рибейро и др., «Системы накопления энергии для передовых энергетических приложений

», Proceedings of the IEEE, vol.89, нет. 12, pp. 1744-56,

2001.

[7] Z. M. Salameh, M. A. Casacca и W. A. ​​Lynch, «Математическая модель

для свинцово-кислотных аккумуляторов», IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 7,

нет. 1, pp. 93-8, 1992.

[8] Y.-H. Ким и Х.-Д. Ха, «Проектирование интерфейсных схем с электрическими моделями батарей

», IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 44, нет.

1, pp. 81-86, 1997.

[9] A. J. Salkind, et al., «Моделирование импеданса свинцово-кислотных аккумуляторов среднего размера

«, Журнал источников энергии, вып. 116, нет. 1-2, стр. 174-184,

2003.

[10] Л. Э. Унневер и С. А. Насар, Технология электромобилей. Нью-Йорк:

Wiley, 1982.

[11] CJ Zhan, et al., «Две электрические модели свинцово-кислотной батареи, используемые в устройстве динамического восстановления напряжения

», IEE Proceedings: Generation, Transmission

и Распространение, т. 150, нет. 2, стр.175-182, 2003.

[12] Дж. Л. Дюран-Гомес, П. Н. Энджети и Б. О. Ву, «Влияние провалов напряжения

на приводы с регулируемой скоростью: критическая оценка и подход к

для повышения производительности», IEEE Сделки по отраслевым приложениям, т.

35, нет. 6, pp. 1440-1449, 1999.

[13] B. W. Kennedy, Primer по качеству электроэнергии. Нью-Йорк: McGraw Hill, 2000.

% PDF-1.6 % 451 0 объект / M (D: 20070405134016-07’00 ‘) / Имя (ЯВЛЯЕТСЯ продуктом Acrobat v8.0 P23 0002337) / ByteRange [0 154 9688 1477512] / Ссылка [> / Data 451 0 R / TransformMethod / UR3 / Type / SigRef >>] / Prop_Build> / App> / PubSec >>> / Type / Sig >>> > / Метаданные 613 0 R / AcroForm 466 0 R / Страницы 440 0 R / PageLayout / SinglePage / OpenAction 452 0 R / Потоки 453 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 467 0 объект > эндобдж 469 0 объект > эндобдж 613 0 объект > поток 2007-04-05T13: 40: 16-07: 002004-11-18T11: 35: 40-08: 002007-04-05T13: 40: 16-07: 00uuid: 34763084-bb13-45cc-be2a-55f18fb3ff6cuuid: efe837b4- 05b5-4553-bebb-bdbb02ff88aaapplication / pdf конечный поток эндобдж 466 0 объект > / Кодировка >>> / SigFlags 2 >> эндобдж 440 0 объект > эндобдж 452 0 объект > эндобдж 453 0 объект [454 0 R 455 0 R 456 0 R 457 0 R 458 0 R 459 0 R 460 0 R 461 0 R 462 0 R 463 0 R 464 0 R 465 0 R] эндобдж 454 0 объект >>> эндобдж 455 0 объект >>> эндобдж 456 0 объект >>> эндобдж 457 0 объект >>> эндобдж 458 0 объект >>> эндобдж 459 0 объект >>> эндобдж 460 0 объект >>> эндобдж 461 0 объект >>> эндобдж 462 0 объект >>> эндобдж 463 0 объект >>> эндобдж 464 0 объект >>> эндобдж 465 0 объект >>> эндобдж 195 0 объект > эндобдж 196 0 объект > эндобдж 194 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> / Type / Page >> эндобдж 442 0 объект > эндобдж 197 0 объект > поток HWko ^ @ a> JEEϛ $ Xtc’m $] 3iP2 (, CK (J] 3w; ooGO] R_d%) qmv? + _.% $ py ޣ ͰԧuU% ‘mV5iAF NKD. «% AiZ &; FNM6 & p] l ֤? l2 [10e * 2» թ ECB1B Խ QjjʆrZ8B + sW8 / $ Ԑqie? 4 $ (c5? śWZ`h42S1C} gzJK * uzJK * oFRO So] f «iw5hUDSM2v4» ٲ ޔ6 «vd (J $ pv NԒio; N (l (H>, -; ICj ֛ BqDI% 2v «H ޒ Jhb = ezAk \ 9wxvQ @ 6S ~ \ ϐ-Qtai’NΕ ֑ eTl * AE) H {7’Ȗȁ7 ޠ, TGJ = L5 * -᙮n ֍ * oĕI3jQLGLeZz7y @ y ݠ

Полностью автоматизированное зарядное устройство, источник бесперебойного и буферного питания в одном корпусе

• Обеспечивают максимальный ток зарядки 45/90 А (в зависимости от модификации) и подходят для работы с автомобильными сетями напряжением 12 или 24 В
• Позволяет установить особенности процесса зарядки для всех современных типов аккумуляторов
• Режим надежного поддержания уровня давления в сети автомобиля при обновлении программного обеспечения различных блоков управления

Универсальные зарядные устройства Bosch BAT 645 и BAT 690 с выходным током заряда 45 и 90 А соответственно — надежные помощники в любой профессиональной автомастерской.Благодаря функции автоматического определения номинального напряжения они могут использоваться как с автомобильными аккумуляторами (12 В), так и с аккумуляторами коммерческого транспорта (24 В). Помимо обычных свинцово-кислотных и гелевых аккумуляторов, эти зарядные устройства подходят для работы с аккумуляторами, изготовленными с использованием новых технологий AGM (с распределением электролита в сепараторах из пористого стекловолокна) и с современными литий-ионными аккумуляторами (литий-железо-фосфатные аккумуляторы. LiFEP04 или сокращенно LFP).Благодаря универсальности устройств зарядка любого типа аккумулятора происходит в полностью автоматическом режиме. Кроме того, для каждого типа аккумулятора пользователь может выбрать особые характеристики зарядки с учетом особенностей различных технологий.

Зарядные устройства

BAT 645 и BAT 690 также имеют дополнительные режимы работы: они могут выступать в качестве резервного источника питания или источника буферного питания. Выступая в качестве резервного источника, эти устройства обеспечивают питание бортовой сети автомобиля при замене аккумулятора.Режим буферной зарядки имеет большое значение в повседневной жизни автомастерской. В этом случае устройство обеспечивает бортовую сеть дополнительным внешним питанием — например, при обновлении программного обеспечения различных блоков управления.

ИБП постоянного тока

и буферные модули — PULS

Модули ИБП постоянного тока и буферные модули

PULS эффективны, компактны и надежны для обеспечения высокой доступности системы и доступны с конденсаторным накопителем или батареями VRLA.

ИБП постоянного тока с аккумулятором

Системам

DC-UPS требуются три элемента — источник питания, источник бесперебойного питания постоянного тока и батарея — для обеспечения резервного питания. Контроллеры DC-UPS отвечают за мониторинг и зарядку батареи, а также за управление плавным переходом между нормальным и буферным режимами. Они устраняют сбои питания или колебания напряжения в течение секунд, минут или даже часов, в зависимости от требований к резервной нагрузке, и повышают доступность системы.

Преимущества

• Концепция с одной батареей: каждая батарея заряжается и контролируется индивидуально, что исключает необходимость в подходящих батареях
• Оптимизированная система управления батареями для максимального увеличения срока службы батареи

• Простой и понятный plug-and-play
• Температурная компенсация для точной регулировки напряжения в конце заряда
• Регулируемое максимальное время буферизации для увеличения срока службы батареи

ИБП постоянного тока с конденсаторным накопителем

ИБП постоянного тока со встроенными электрохимическими конденсаторами с двойным слоем, часто называемыми сверхконденсаторами или суперконденсаторами, не требуют обслуживания и гарантируют бесперебойное электропитание в течение периодов, измеряемых от секунд до минут.

Преимущества

• Не требуется обслуживание в течение всего срока службы: решение для резервного копирования без батарей
• Стабилизированное выходное напряжение в буферном режиме
• Широкий диапазон рабочих температур от -40 ° C до + 60 ° C

• Выход, отделенный от входа, позволяет использовать ветвления с буферизацией и без буферизации
• Функция режима ПК
• Защита от перегрузки и короткого замыкания

Буферные модули с конденсаторной памятью

Буферные модули

с электролитическими конденсаторами работают так же, как и ИБП постоянного тока, и могут устранять перебои в подаче электроэнергии на периоды, измеряемые от миллисекунд до секунд.

Преимущества

• Не требует обслуживания в течение всего срока службы
• Стабилизированное выходное напряжение в буферном модуле
• Широкий диапазон рабочих температур от -25 ° C до + 70 ° C
• 24 В _DC и 48 В _DC выходное напряжение

• Возможность параллельного подключения для увеличения времени буферизации или увеличения буферного тока
• Возможность выбора режима резервного копирования
• Защита от перегрузки и короткого замыкания

.