Ako vypočítať nastavenia nabíjačky batérií

Ak chcete vypočítať parametre nabíjačky pre konkrétnu batériu, musíte vziať do úvahy typ a parametre batérie, ktorú chcete nabíjať pomocou tohto zariadenia. Najdôležitejšie vlastnosti nabíjateľnej batérie sú: kapacita, plné nabíjacie napätie, maximálny povolený nabíjací prúd, ako aj rozsah povolených prevádzkových teplôt.

V závislosti od toho, aký typ batérie ide, aký typ materiálu používa - parametre nabíjačky by sa mali zvoliť individuálne. Tu sa pozrieme na olovené a lítium-iónové batérie alebo skôr na vlastnosti ich nabíjania.

Pravda je, že ak je batéria vždy nabitá správne, v súlade s optimálnymi hodnotami napätia a prúdu, potom si zachová svoju kapacitu pre mnoho cyklov nabíjania a vybíjania. Samozrejme za predpokladu, že je tiež prepustený, podlieha obmedzeniam, bez preťaženia, bez prehrievania. Ako teda vypočítať parametre nabíjačky pre batériu?

Lítium-iónová batéria

Hlavná nabitá častica zodpovedná za tvorbu prúdu v lítium-iónovej batérii, je kladne nabitý lítny ión. Je schopný preniknúť do kryštálovej mriežky materiálu na anóde, napríklad v uhlíku vo forme grafitu, a tiež vytvárať soli alebo oxidy kovov (napríklad s mangánom, kobaltom alebo so železom a fosforom).

Len vďaka takémuto chemickému zloženiu by maximálna konečná hodnota náboja medzi elektródami lítium-iónovej batérie nemala prekročiť 4,2 V alebo lepšie 4,1 V, čím sa predĺži jeho životnosť a spomalia nevratné zmeny.

Je potrebné nabíjať lítium-iónovú batériu s napätím 5 voltov, aby ste nečakali neobmedzene dlho. V tomto prípade by optimálny nabíjací prúd mal byť od 50 do 100% hodnoty kapacity, to znamená, že batéria 2 400 mAh sa bude optimálne nabíjať prúdom od 2,4 A do 1,2 A.

Aby sa predišlo prebíjaniu, kvalitné nabíjačky nabíjajú tieto batérie v dvoch stupňoch: v prvej fáze sa elektródam dodáva 5 voltov a nabíjanie pokračuje s maximálnym povoleným prúdom na chvíľu, kým sa nedosiahne prahové napätie v oblasti 4,1 voltu, a potom sa začne druhá etapa - s nižšou hodnotou prúd, keď je napätie privedené na konečnú hodnotu 4,1 až 4,2 V.

Preto sa výkon nabíjačky pre lítium-iónovú batériu (pre 1 článok) vypočíta takto: vynásobte maximálne napätie maximálnym prúdom, povedzme 5 V * 2,4 A = 1,2 W - napríklad v našom prípade.

Olovená batéria

Olovená batéria funguje v dôsledku chemických reakcií olova a oxidu olovnatého vo vodnom roztoku kyseliny sírovej. Akákoľvek klasická automobilová batéria je navrhnutá týmto spôsobom. Počas nabíjania sa síran olovnatý rozkladá na ióny (záporne nabitý S04 a kladne nabitý H), na katóde sa vytvára oxid olovnatý a na anóde sa tvorí čistý olovo. Pri výboji sa kovové olovo oxiduje na síran olovnatý, oxid olovnatý sa redukuje na katóde a olovo sa oxiduje na anóde.

Ak sa batéria nabíja (nepretržite sa nabíja príliš dlho), potom síran olovnatý skončí, zostane iba voda a začne sa elektrolýza: na anóde sa uvoľní kyslík a na katóde sa vytvorí vodík (záporná elektróda) ​​- bude to vidieť v tekutom elektrolyte. bubliny.

Vďaka takémuto chemickému zloženiu je napätie maximálneho náboja jednej bunky olovenej batérie 2,17 voltu. V 12 V batérii je 6 takýchto sekcií zapojených do série a v 6 V batérii sú 3 sekcie zapojené do série.Maximálne nabíjacie napätie 12 V batérie je preto 13,02 V. Pre 6 voltov - 6,51 voltov.

Preto nabíjačka v procese nabíjania musí dodávať elektródam konštantné napätie na základe najmenej 2,45 voltov na bunku (aby sa nabíjanie nekonalo donekonečna) - pre 12 voltov to je 14,7 voltov a pre 6 voltov 7, 35 voltov. Počiatočný nabíjací prúd sa optimálne považuje za 30% kapacity.

V dôsledku toho by sa maximálny pracovný výkon nabíjačky mal vypočítať ako maximálne napätie vynásobené maximálnym prúdom, napríklad 14,7 V * 30 A = 441 W - pre olovenú batériu s nominálnym napätím 12 voltov, kapacita 100 Ah.