Kako izračunati postavke punjača baterije

Da biste izračunali parametre punjača za određenu bateriju, prvo morate uzeti u obzir vrstu i parametre baterije koju ćete ovaj uređaj puniti. Najvažnije karakteristike punjive baterije su: kapacitet, napon punog punjenja, najveća dopuštena struja punjenja, kao i raspon dopuštenih radnih temperatura.

Ovisno o vrsti baterije, koja vrsta materijala se koristi - parametri punjača biraju se pojedinačno. Ovdje ćemo pogledati olovno-kiselinske i litij-ionske baterije, točnije značajke njihovog punjenja.

Istina je da ako se baterija uvijek ispravno napuni, u skladu s optimalnim vrijednostima napona i struje, tada će zadržati svoj kapacitet u mnogim ciklusima punjenja-pražnjenja. Naravno, pod uvjetom da se isto tako isprazni, uz ograničenja, bez preopterećenja, bez pregrijavanja. Dakle, kako izračunati parametre punjača za bateriju?

Litij-ionska baterija

Glavna nabijena čestica odgovorna za nastajanje struje u litij-ionskoj bateriji, je pozitivno nabijeni litijev ion. Može prodirati u kristalnu rešetku materijala na anodi, na primjer, u ugljiku u obliku grafita, a također može tvoriti soli ili metalne okside (na primjer, s manganom, kobaltom ili željezom i fosforom).

Zbog upravo takvog kemijskog sastava, maksimalni napon krajnjeg punjenja između elektroda litij-ionske baterije ne smije prelaziti 4,2 volta, ili još bolje, 4,1 volta, ovo će produljiti njegov radni vijek i usporiti nepovratne promjene.

Potrebno je napuniti litij-ionsku bateriju naponom od 5 volti, kako ne biste čekali u nedogled. U tom slučaju, optimalna struja punjenja trebala bi biti od 50 do 100% vrijednosti kapaciteta, to jest, baterija od 2400mAh optimalno će se napuniti strujom od 2,4A do 1,2A.

Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje, visokokvalitetni punjači napunjuju takve baterije u 2 stupnja: u prvoj fazi se na elektrode dovodi 5 volti, a punjenje se neko vrijeme odvija s maksimalnom dozvoljenom strujom dok se ne dosegne prag napona u području od 4,1 volta, a zatim započinje drugi stupanj - s nižim struje kada se napon dovede do krajnjih 4,1-4,2 volti.

Stoga se snaga punjača za litij-ionsku bateriju (za 1 ćeliju) izračunava na sljedeći način: pomnožite maksimalni napon s najvećom strujom, recimo 5V * 2,4A = 1,2W - za naš primjer.

Olovni akumulator

Olovna baterija djeluje zbog kemijskih reakcija olova i olovnog dioksida u vodenoj otopini sumporne kiseline. Bilo koja klasična automobilska baterija dizajnirana je na taj način. Tijekom naboja, olovni sulfat razgrađuje se u ione (negativno nabijeni SO4 i pozitivno nabijeni H), na katodi nastaje olovni dioksid, a na anodi se stvara čisti olovo. U iscjedaku metalni olovo oksidira u olovni sulfat, olovni dioksid se smanjuje na katodi, a olovo se oksidira na anodi.

Ako se baterija ponovno napuni (zadržava se pretjerano dugo punjenje), tada će olovni sulfat završiti, ostaje samo voda i započet će njegova elektroliza: kisik će se oslobađati na anodi, a vodik će nastati na katodi (negativna elektroda) - to će se vidjeti u tekućem elektrolitu mjehurići.

Zbog upravo takvog kemijskog sastava napon maksimalnog naboja jedne ćelije olovno-kiselinske baterije je 2,17 volti. U 12-voltnoj bateriji postoji 6 takvih serijski povezanih dijelova, a u 6-voltnoj bateriji postoje 3 serijsko povezana odjeljka.Stoga je napon maksimalne napunjenosti od 12 voltične baterije je 13,02 volta. Za 6 volti - 6,51 volta.

Dakle, punjač u procesu punjenja mora napajati stalan napon elektroda na temelju najmanje 2,45 volta po ćeliji (tako da punjenje ne ide u nedogled) - za 12 volti to je 14,7 volti, a za 6 volti ispada 7, 35 volti. Početna struja punjenja optimalno se uzima kao 30% kapaciteta.

Kao rezultat, najveću radnu snagu punjača treba izračunati kao maksimalni napon pomnožen s maksimalnom strujom, recimo 14,7 V * 30A = 441W - za olovno-kiselinsku bateriju nazivnog napona 12 volti, kapaciteta 100Ah.