Как выбрать зарядное устройство для АКБ?

Зарядное устройство – это приспособление, позволяющее наполнять аккумуляторы и аккумуляторные батареи энергией от внешней сети. В его состав входит преобразователь напряжения, выпрямитель, стабилизатор, плата контроля и индикатор заряда. От корректного выбора зарядного устройства для аккумуляторов, его надежности и функционала зависит работоспособность и долговечность используемых элементов питания.

Использование надежного ЗУ, предназначенного для АКБ конкретного типа и имеющего подходящие характеристики, помогает:

• поддерживать аккумуляторы в рабочем состоянии;
• сохранить их циклический ресурс;
• оптимизировать время зарядки;
• полностью заряжать их без перегрева, перегрузок по току, превышения верхней границы напряжения и других рисков;
• не тратить время на отслеживание уровня заряда – благодаря автоматическому прекращению процесса при полном восполнении емкости АКБ.

Типы зарядных устройств

Прежде всего, ЗУ классифицируются по типу аккумуляторов, для которых они предназначены. Например, в продаже есть модели для батарей Li-ion и LiFePO4. В зависимости от того, сколько элементов соединено в АКБ по параллельно-последовательной схеме, для ее зарядки требуется ЗУ с соответствующими значениями напряжения и зарядного тока. По принципу работы зарядники бывают импульсные, аналоговые, цифровые, автоматические, «умные».

ЗУ для Li-ion батарей

Зарядное устройство для Li-ion элементов питания – это источник стабильного напряжения, который отдает зарядный ток номиналом 0,5С–1С (50–100% от величины емкости батареи). Вначале подзарядка идет с постоянным зарядным током, а когда напряжение достигает верхней границы, ток заряда асимптотически близится к нулю. Такой метод имеет обозначение CC-CV: на 1 этапе идет зарядка постоянным током и восполняется большая часть накапливаемой емкости, а на 2 этапе при постоянном напряжении добираются оставшиеся проценты емкости.

Максимальное напряжение для Li-ion аккумуляторов составляет 4,2 В на элемент. Такой вольтаж имеют полностью заряженные элементы питания. Для аккумуляторной батареи верхняя граница напряжения зависит от количества последовательно соединенных ячеек. Например, для батареи из 3 последовательно соединенных Li-ion аккумуляторов (схема 3S) процесс заряда должен прекращаться при 12,6 В. Именно таким должно быть напряжение заряда подходящего для нее ЗУ.

В вопросе, какое зарядное устройство выбрать для АКБ литий-ионного типа, есть 2 лавных условия:

• нужно специальное ЗУ для Li-ion моделей – чтобы допустимое напряжение не превышало 4,2 В на элемент с допуском 0,05 или 0,1 В;
• его параметры должны соответствовать характеристикам конкретной батареи.

Лучше всего использовать «умное» автоматическое ЗУ, которое выдает зарядный ток 0,5С–1С и обеспечивает корректный режим заряда по методу CC-CV. Такие приборы имеют встроенную систему мониторинга зарядки и автоматически отключаются при достижении верхнего предела 4,2 В на ячейку. Они не допускают перезаряда АКБ, ее преждевременного «старения», потери емкости и выхода из строя.

ЗУ для батарей типа LiFePO4

Аккумуляторы LiFePO4 отличаются от других подвидов Li-ion элементов питания особенностями химической структуры и диапазоном рабочих напряжений. В полностью заряженном состоянии их вольтаж составляет 3,65 В на элемент. В остальном зарядка происходит аналогично, по методу CC-CV, в 2 этапа: с постоянным током до напряжения 3,65 В на элемент и затем при неизменном вольтаже с асимптотически приближающимся к нулю током заряда.

Значит, для батареи типа LiFePO4 нужно ЗУ, которое:

• предназначено для АКБ с этим типом химии – чтобы при зарядке не выходить за границу 3,65 В на ячейку;
• по выходному напряжению соответствует схеме сборки и вольтажу батареи;
• по току заряда – соответствующие емкости АКБ, в диапазоне 1С–5С, хотя для быстрой зарядки LFP аккумуляторов допустимы токи до 10С.

Литий-железо-фосфатные АКБ имеют устойчивую химическую структуру и без нагрева выдерживают большие токовые нагрузки. Поэтому для них подходят более мощные ЗУ, позволяющие значительно ускорить процесс зарядки. Но превышать рекомендованные производителем токи не стоит, чтобы не ускорить износ батареи.

Дополнительные критерии при выборе ЗУ

Кроме выходных характеристик зарядных устройств и типа аккумуляторов, для которого они предназначены, при покупке нужно учесть:

• предусмотренные функции защиты – от перегрева, переполюсовки, короткого замыкания, перезаряда – они есть у всех качественных ЗУ;
• наличие автоматического отключения питания;
• вид разъема;
• класс пыле- и влагозащиты;
• наличие индикатора зарядки и дополнительных функций (тестирования, восстановления, замера внутреннего сопротивления, капельного заряда и т.д.);
• возможность выбора зарядного тока и режима подзарядки в зависимости от типа АКБ;
• материал корпуса – пластик или алюминий;
• размеры и вес.

Примеры расчета характеристик ЗУ

Например, нам нужно выбрать зарядное устройство для Li-ion батареи, собранной по схеме 13S4P. Она имеет диапазон рабочих напряжений от 35,1 до 54,6 В (при номинальном значении 48 В) и емкость 13,4 Ач. Значит, нам нужно ЗУ для литий-ионной АКБ схемы 14S с максимальным выходным напряжением 13х4,2=54,6 В и током заряда в пределах 13,4 А.

Аналогично выбираем ЗУ для батареи типа LiFePO4. К примеру, для АКБ, собранной по схеме 20S5P и имеющей характеристики 60 В (номинал), 50–74 В (рабочий диапазон), 30 Ач. Ищем зарядное устройство для литий-железо-фосфатных АКБ схемы 20S с максимальным Uвых=74 В и зарядным током в пределах 5С=150 А. Остальные параметры выбираем согласно своим предпочтениям.

Выводы

В вопросе, как выбрать зарядное устройство для АКБ, важно учесть^

• тип аккумуляторной батареи – Li-ion, LiFePO4;
• схему ее сборки – количество последовательно соединенных ячеек – например, 4S или 20S;
• емкость – от нее зависит допустимый зарядный ток, он соответствует величине 1С для Li-ion и 5С для моделей LiFePO4;
• максимальное напряжение – рассчитывается по числу последовательных соединений в сборке, умножением на 4,2 В для моделей Li-ion и на 3,65 В для LiFePO4.

Именно по этим параметрам выбирают ЗУ, которое подходит для конкретной батареи, способно правильно и относительно быстро восполнять ее заряд. Большой выбор хороших зарядных устройств представлен в интернет-магазине VirtusTec.ru.

Ранее мы опубликовали статью об АКБ для полевых/автомобильных медицинских холодильников и другой охлаждающей техники.