Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сконструкировать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов в домашних условиях

Как сконструкировать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов в домашних условиях

Практически у всех современных литий-ионных аккумуляторов отличная энергоёмкость, а также высокие малогабаритные показатели. Именно с их помощью можно питать устройства высокой мощности с наибольшей эффективностью. И совершенно не обязательно для этого покупать готовое зарядное устройство в магазине, ведь есть вариант более бюджетный, который особенно понравится радиолюбителям — собрать зарядное для литий-ионных аккумуляторов своими руками.

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

Как зарядить маленькую батарейку

Зарядить элемент питания в домашних условиях можно с помощью покупного зарядного устройства. При отсутствии такого изделия, можно попытаться собрать прибор самостоятельно, но зарядку обычных батареек с применением таких ЗУ нельзя считать безопасной затеей.

Основной причиной возникновения опасных ситуаций, при использовании таких устройств, является подключение минуса к плюсу и наоборот.

Аккумуляторную

Для того чтобы оживить севшую таблетку аккумуляторного типа достаточно установить изделие в подходящий по диаметру слот специального зарядного устройства. Стоят такие изделия недорого, особенно если приобретать их на Алиэкспресс либо на аналогичных площадках.

Зарядные устройства способны автоматически управлять процессом восстановления емкости, поэтому их использование считается безопасным. После того, как ЗУ отключит подачу электроэнергии батарею можно использовать по назначению.

Если известно, что аккумуляторная батарея определенного типоразмера, например CR2032, используется в каком-либо электронном устройстве, то такой же элемент питания можно подзарядить, если на некоторое время установить разряженное изделие в слот элемента питания. В схеме таких приборов генерируется электрический ток, посредством которого и произойдет восстановление элемента питания.

Обычную

Обычную батарейку не следует заряжать, но если необходимость восстановления элемента питания возникла в полевых условиях, то, по причине отсутствия альтернативных способов, можно прибегнуть к крайним мерам.

Если бросить батарейку на 30 секунд в кипяток, то от нагрева электролита может слегка подрасти напряжение на контактах изделия. При таком способе восстановления важно соблюдать осторожность. Если передержал батарейку и электролит закипел, то корпус изделия может разорваться.

Тонкую плоскую батарейку можно подключить к зарядному устройству, предназначенному для восстановления аккумуляторов такой же формы. При использовании этого метода важно тоже не перегреть изделие. То есть ЗУ необходимо отключать, если температура превысит 50 градусов Цельсия.

Понятие о КТЦ

Теперь следует детальнее разобраться с контрольно-тренировочным циклом для АКБ, поскольку далеко не все понимают, что это такое и для чего проводится.

Используемые на автомобилях аккумуляторные батареи являются свинцово-кислотными. Они отличаются между собой конструктивными особенностями, применяемыми добавками, консистенцией используемого электролита. Поэтому различают AGM батареи, гелевые, кальциевые и пр.

Срок службы АКБ обычно указан производителем на корпусе устройства. При этом часто можно увидеть цифры в пределах 5-10 лет. Такой период кажется вполне приемлемым, поскольку перспектива менять батареи раз в 7-8 лет радует. Но заявленные сроки редко совпадают с реальными. Это обусловлено тяжёлыми условиями работы, езда с постоянным недозарядом. Этим страдают машины, эксплуатируемые в городе и проезжающие короткие дистанции. Добавьте сюда низкие температуры и халатное отношение.

Чтобы минимизировать денежные затраты на покупку новой батареи, следует сделать всё возможное для продления срока службы имеющегося аккумулятора. Для этого и предусмотрена такая процедура как КТЦ.

Читайте так же:
Динамометрический ключ со стрелкой

Контрольно-тренировочным циклом называют процедуру, которая проводится для восстановления разряженных и старых АКБ. Её смысл заключается в полном разряде и последующем заряде устройства.

КТЦ позволяет частично восстановить характеристики, улучшить работоспособность аккумулятора. На прежние 100% эффективности, как было при покупке, рассчитывать не стоит. Но дополнительные 2-3 года АКБ точно послужит.

Тренировочный цикл АКБ

Рекомендуемая периодичность КТЦ составляет 2 раза в год.

Шаг 4: Модуль зарядного устройства Li-io аккумуляторов на основе чипа ТР4056

Немного подробнее об этом модуле. На рынке представлены два варианта этих модулей: с защитой аккумулятора и без нее.

Коммутационная плата, содержащая схему защиты, осуществляет контроль напряжения с помощью фильтра цепи питания DW01A (интегральная схема защиты батареи) и FS8205A (N-канальный транзисторный модуль). Таким образом, коммутационная плата содержит три интегральных схемы (TP4056+DW01A+FS8205A), в то время как модуль зарядного устройства без защиты батареи содержит лишь одну интегральную схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряда одноэлементных Li-io аккумуляторов с линейным зарядом постоянного тока и напряжения. Корпус SOP и малое число внешних компонентов делают этот модуль прекрасным вариантом для использования в самодельных электроприборах. Он заряжает через USB так же хорошо, как через обычный блок питания. Распиновка модуля TP4056 прилагается (рис.2), как и график цикла зарядки (рис.3) с кривыми постоянного тока и постоянного напряжения. Два диода на коммутационной плате показывают текущий статус заряда – заряд, прекращение заряда и тд (рис.4).

Чтобы не повредить аккумулятор, заряд 3,7 В литий-ионных аккумуляторов должен осуществляться при значении постоянного тока 0,2-0,7 от их емкости, пока выходное напряжение не достигнет 4,2 В, после чего заряд будет осуществляться постоянным напряжением и постепенно снижающимся (до 10% от первоначального значения) током. Мы не можем прервать заряд при напряжении 4,2 В, так как уровень заряда будет 40-80% от полной емкости аккумулятора. За этот процесс отвечает модуль TP4056. Еще один важный момент – резистор, соединенный с выводом PROG, определяет зарядный ток. В модулях, представленных на рынке, обычно с этим выводом соединен 1,2 КОм резистор, что соответствует зарядному току 1А (рис.5). Чтобы получить другие значения зарядного тока, можно попробовать ставить другие резисторы.

DW01A – интегральная схема защиты батареи, на рис.6 показана обычная схема подключения. Полевые МОП-транзисторы М1 и М2 соединены внешне интегральной схемой FS8205A.

Эти компоненты установлены на коммутационной плате модуля заряда литий-ионных батарей TP4056, ссылка на который есть в Шаге 2. Мы должны сделать только две вещи: дать напряжение в диапазоне 4-8 В на входной разъем, и соединить полюса аккумулятора и контактами + и – модуля TP4056.

После этого продолжим сборку зарядного устройства.

Выбираем зарядное устройство для аккумуляторов типа AA и AAA

Старший брат описанной выше зарядки фактически с тем же функционалом, но способный заряжать любые цилиндрические аккумуляторы с напряжением до 4,7 Вольта, то есть помимо привычных NiMH еще и все типы литиевых аккумуляторов. Причем не только бытовых типоразмеров АА или ААА но и различные “банки” которые монтируются в приборы ( 18650, 10440 и т.д. хотя это вам вряд ли потребуется). Также BT-C3100 отличается повышенным током заряда, можно выставить до 2А, хотя мало какая батарея это выдержит. При покупке обязательно смотрите, чтобы была указана версия прибора: V2.2 ( старая версия прибора имеет худшие характеристики) Также это устройство выпускается под маркой Zeepin, разницы никакой.

Читайте так же:
Вода в газовом баллоне

Цена: 1900 руб.

Как зарядить пальчиковые батарейки блоком питания

Зарядить пальчиковые батарейки получится с помощью блока питания. Для этого нужно подключить его к сети и с использованием проводов присоединиться к батарейке. При этом плюс должен подсоединяться к плюсу, а минус к минусу. Минус и плюс на батарейках всегда обозначены.

После подсоединения батарейка должна нагреться до 50 градусов и потом ее понадобится отключить. Затем понадобится охладить батарейку. Когда она станет теплой её можно использовать.

Как зарядить пальчиковые батарейки блоком питания

Батарейки АА заряжаются другим способом. Блок питания включается в сеть и отключается. Такие действия осуществляются порядка 2 минут. Дальше батарейка помещается на 10 минут в морозилку, достаётся и выжидается несколько минут до ее нагревания. На этом все, батарейка снова заряжена, она может применяться по своему назначению.

Мифы про зарядку АКБ без снятия клемм

Начнем, пожалуй, с мифов о зарядке аккумулятора без снятия клемм. Их по Интернету гуляет не так много, что даже странно. Ведь на практике неприятных исходов при такой зарядке может быть с десяток, как минимум. Но об этом позже.

Миф №1. «Если не снимать клемму, то что-нибудь перегорит»

Это самая распространенная страшилка. Основывается она чаще всего на том, что при заряде АКБ от зарядного устройства в бортовую сеть автомобиля подается напряжение больше номинальных 12 вольт, что якобы может угробить электронику ЭБУ, магнитолы, навигатора и так далее. Кто и когда пришел к такому умозаключению, мы уже не узнаем никогда. Но то, что этот человек не ведал, о чем вещает, это точно. Как и те, кто ему поверил (и верит до сих пор).

В этом мифе есть только одна правда. От зарядного устройства действительно поступает напряжение более 12 вольт. Если вы используете не дешевую китайскую зарядку, то там около 14.5 вольт. Такое напряжение является необходимостью, без которой аккумулятор просто не сможет заряжаться. Но «боится» ли такого вольтажа электроника автомобиля?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо сказать, что аккумулятор в автомобиле заряжается не только от зарядных устройств. Когда запущен двигатель и работает генератор, то уже от него через реле-регулятор в бортовую сеть идет точно такое же напряжение. Если, при этом, ничего у вас не перегорает и не глючит, то почему тогда это должно случиться именно во время зарядки АКБ от стационарного зарядного устройства?

Этот миф, все же, не так однозначен, как описано выше. Его невозможно развеять, если вы являетесь обладателем дешевого зарядного устройства. Далее будет сказано, почему. Не стоит также забывать и о тех, кто свято верит в откровенно вредительскую информацию про зарядку кальциевых аккумуляторов напряжением 16.2 В…

Подытожим немного. Если у вас хорошее зарядное устройство, которое отдает на АКБ напряжение, не превышающее отметку в 14.5 В (идеально – 14.4 В), то клемму из-за страха перегорания электроники снимать бессмысленно. Она не выйдет из строя по трем причинам.

  1. Во-первых, при работающем генераторе напряжение в бортовой сети примерно такое же, и ничего не перегорает.
  2. Во-вторых, если электроника подключена правильно, то при выключенном зажигании она вообще обесточена (кроме того, что пребывает в ждущем режиме).
  3. В-третьих, штатное электрооборудование автомобиля способно «пережить» и большее напряжение.
Читайте так же:
Как посчитать передаточное число редуктора заднего моста

Миф №2. «Если клемму не снять, АКБ не зарядится до 100%»

Этот миф основывается на токах утечки. Когда АКБ подключен к бортовой сети автомобиля, то энергию из него потребляют устройства, пребывающие в ждущем или спящем режиме. Соответственно, любители этого мифа утверждают, что зарядить аккумулятор до 100% не получится, так как он будет одновременно с зарядкой разряжаться.

Раскладываем по полочкам. Ток утечки в автомобиле – действительно есть. Если оборудование исправное, то этот ток не превышает 50-70 мА. Эти потери действительно никуда не пропадают и во время зарядки АКБ без снятия клемм. Получается, этот миф – правда, и развеять его не получится? Не будем спешить.

Рассмотрим вкратце правильно организованный процесс зарядки АКБ. Когда батарея разряжена, зарядное устройство заряжает ее током в несколько ампер. По мере того, как АКБ заряжается, ее внутренне сопротивление увеличивается, и зарядный ток, соответственно, уменьшается. Считается, что, когда ток заряда снизится до 100 мА (при напряжении 14.4 В), батарею можно считать заряженной.

Теперь сопоставим цифры. Ток утечки «здорового» автомобиля – 50-70 мА. Ток окончания заряда аккумулятора – 100 мА. Получается, что при таком соотношении токов АКБ рано или поздно все равно зарядится до конца. Да. При подключенных клеммах из-за описанных потерь для этого потребуется немного больше времени, чем если бы мы заряжали отключенную от бортовой сети АКБ. Но зарядить ее до 100%, все же, реально. А это значит, что миф развеян.

Как и предыдущий миф, этот тоже невозможно развеять при определенных обстоятельствах. А именно, если ток утечки на вашем автомобиле значительно превышает норму, зарядить АКБ без снятия клеммы (дождаться тока зарядки 100 мА) до 100 % у вас действительно не получится.

Чего надо бояться в реальности?

Помимо рассмотренных страшилок и мифов есть и другие моменты. Развеивать все это особого смысла нет, так как далеко не у всех:

  • нормальное зарядное устройство;
  • исправный аккумулятор;
  • нормальный ток утечки;
  • и вообще – исправная бортовая сеть автомобиля.

Дело в том, что при определенных условиях абсолютно все гуляющие по Интернету мифы про зарядку АКБ без снятия клемм – могут иметь место быть. Может и электроника погореть. АКБ до 100 % не зарядится. Но и это еще не все.

Чего еще стоит опасаться при зарядке аккумулятора с подключенными клеммами, и при каких обстоятельствах – рассмотрим поподробнее. А чтобы не порождались новые мифы, попутно по каждому пункту предоставляется информация, как увидеть опасные обстоятельства, и как их предотвратить на практике.

Перенапряжение

Чрезмерно высокое напряжение во время зарядки опасно не только для электрооборудования автомобиля, но и для самой АКБ. Некоторое оборудование действительно может и перегореть. Особенно, если в нем нет никакой встроенной защиты от перенапряжения. Что же касается аккумулятора, то при напряжении заряда выше 14.4 В электролит в нем начинает кипеть, теряя воду, токоведущие свинцовые пластины – безвозвратно разрушаются, емкость теряется, а ресурс снижается.

Читайте так же:
Вентилятор для вытяжки своими руками

Такие обстоятельства возможны только тогда, когда зарядное устройство не имеет ограничения по выдаваемому напряжению. Например, если вскрыть любой зарядник стоимостью до 1000 рублей, то в нем можно будет обнаружить только трансформатор и диодный мост (иногда вообще – полумост). Никаких элементов, способных ограничить выходное напряжение таких устройств, в них нет. Потому они такие и дешевые. Пользуясь ими, на АКБ и бортовую сеть автомобиля легко можно пропустить напряжение, гораздо превышающее 14.4 В. Некоторые «жарят» аж до 18 вольт.

Как увидеть такое, уже опасное, напряжение во время зарядки, и предотвратить сопутствующие неприятные последствия? Во-первых, отказаться от покупки и эксплуатации таких зарядников. Во-вторых, если уж некуда деваться, контролируйте напряжение заряда вручную. Подключите в процессе зарядки к клеммам АКБ мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Если оно начнет переваливать безопасные 14.4 В – прекращайте зарядку.

Ну а о зарядке кальциевых батарей напряжением 16.2 В говорить, наверное, что-либо бессмысленно. Ведь развеять придется и многочисленные статьи, и видеоблоги, и слова некоторых продавцов аккумуляторов, и даже официальные заявления парочки производителей кальциевых аккумуляторов. Это отдельная тема. И если вы ее еще не изучали, то просто не допускайте, чтобы на ваш аккумулятор поступало напряжение более 14.4 В. Хуже точно не будет, да и клемму не надо будет скидывать. А с годами еще и спасибо за эту рекомендацию скажете.

Резкий скачок тока

Когда к нерегулируемому зарядному устройству подключается сильно разряженный аккумулятор, то происходит резки скачок тока. Связано это с тем, что внутреннее сопротивление АКБ тем меньше, чем глубже она разряжена. А согласно закону Ома – чем меньше сопротивление, тем большая сила тока.

Так вот. Этот самый скачок тока вреден как для аккумуляторной батареи, так и может «навести шороху» в бортовой сети автомобиля. Если при подключенных клеммах окажется, что на каком-то участке электросистемы авто сопротивление недостаточно большое (а также при плохих контактах, разрушенной изоляции проводов и так далее), то большой ток устремится именно туда. Если же все исправно, то большую часть тока «возьмет на себя» АКБ.

Увидеть такие скачки можно только при наличии амперметра. Таковой может быть встроен в зарядное устройство (даже экономичные китайцы лепят их на свои зарядники). Если амперметра нет, либо верится его показаниям с трудом, то можно воспользоваться мультиметром (опасно, если скачок будет больше 10 А) или токоизмерительными клещами (абсолютно безопасно).

Чтобы избежать начальных скачков тока, если вы используете бюджетное нерегулируемое зарядное устройство, можно параллельно ему подключать обычную 12-вольтовую лампочку накаливания небольшой мощности (не светодиодную). В случае чего она сгладит скачок, и сохранит наиболее уязвимые участки электросети автомобиля.

А лучше всего использовать для зарядки АКБ регулируемый источник питания с возможностью вручную ограничивать ток заряда. Такие устройства дороже нерегулируемых, но без них заряжать аккумулятор, не снимая клеммы, не стоит.

Читайте так же:
Как работает ленточная пила по дереву видео

Кипение электролита

Когда аккумулятор заряжается слишком большим напряжением или током, то начинается обильное «кипение» электролита. Для АКБ это явление – уже очень плохо. Что же касается не снятых клемм, то на них будут попадать брызги и пары электролита. В результате на их поверхности будет образовываться диэлектрический налет, сами клеммы будут разрушаться, что впоследствии приведет к потребности в их замене.

Избежать кипения электролита можно только одним способом – не превышая ток и напряжения заряда. Как этого добиться, уже сказано выше.

Нагрев АКБ

Происходит по тем же причинам, что и кипение. Кроме того, греются уже отслужившие свое батареи. Если аккумулятор сильно нагревается во время зарядки с неснятыми клеммами, то может оплавиться изоляция расположенных рядом проводов. А это уже грозит короткими замыканиями и сопутствующими проблемами.

Увидеть нагрев АКБ во время зарядки можно без приборов. Для этого достаточно периодически пробовать его корпус рукой. Если все нормально, то батарея будет либо слегка теплой, либо вообще холодной. Проверять на перегрев стоит также и клеммы. Они, как правило, нагреваются в случае чего гораздо раньше, чем корпус аккумулятора.

Греющийся во время зарядки аккумулятор с неснятыми клеммами заряжать не стоит. Такой вообще не следует заряжать под капотом.

Перебои в сети

Уверены ли вы на 100%, что за все время зарядки аккумулятора ваша бытовая сеть не даст каких-либо сбоев? Не отключат ли подачу электроэнергии? Не будет ли скачков напряжения? Вероятнее всего, такой уверенности нет ни у кого. Рассмотрим, чем и когда это опасно при зарядке АКБ с неснятыми клеммами.

  • Во-первых, если вы используете недорогое зарядное устройство, то абсолютно все скачки напряжения в бытовой сети передадутся на АКБ и другое (не обесточенное) электрооборудование автомобиля. Например, если в розетке окажется вместо 220 В, скажем, 250 В, то примитивный трансформаторный зарядник начнет отдавать на АКБ вместо 14 В больше 16 В. С хорошими зарядными устройствами таких проблем нет. В них имеется стабилизация напряжения и тока, которая удерживает выходные параметры на одном уровне независимо от скачков в бытовой сети.
  • Во-вторых, проблемы могут возникнуть, если во время зарядки вообще отключат подачу электроэнергии, а потом включат снова. У нормальных зарядных устройств и от этого есть защита. Но далеко не у всех. Попадаются и такие, у которых после выключения при последующем запуске сбиваются установленные ранее настройки напряжения и тока. Соответственно, есть риск навредить не обесточенной электронике автомобиля.

Итог

А в итоге получается, что заряжать аккумулятор, не снимая клеммы – можно. Но для этого должны соблюдаться определенные условия.

  1. Во-первых, нельзя, чтобы превышалось допустимое напряжение заряда.
  2. Во-вторых, должен быть ограничен ток заряда.
  3. В-третьих, аккумуляторная батарея и бортовая сеть автомобиля должны быть полностью исправными..

Если какое-либо из этих условий не выдержано, либо вы не уверены, что это так, то клеммы на время зарядки лучше, все же, снять.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector