Зарядка литиевых аккумуляторов при паразитной нагрузке: особенности и советы
Заряжать литий-ионные источники питания становится сложнее при наличии паразитной нагрузки. Обычно процесс проходит включает в себя несколько этапов:
- Первый — постоянный ток (CC) повышает уровень заряда до 70%. Напряжение элемента при этом составляет 4,20 В, что соответствует предельному показателю для Li-ion источников питания.
- Второй — ток постепенно снижается по мере зарядки аккумулятора. Так происходит заряд стабилизированным напряжением (CV).
- Третий — прекращение заряда.
Типичные показатели напряжения, тока и ёмкости при CC/CV отображены на схеме.
Режим CC/CV оптимален и для восполнения энергии свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако на заключительном третьем этапе активизируется поддерживающий плавающий заряд, который помогает предотвратить сульфатацию.
Система литиевой батареи более эффективна, и при достижении полного заряда избыточная энергия не уходит. Чтобы сохранить стабильность, следует прервать подачу тока. Плавающий заряд способен повысить напряжение Li-ion аккумулятора до критических значений, спровоцировав концентрацию газа и деформацию элементов. Поэтому важно, чтобы при замене свинцового аккумулятора на литиевый, устройства для восполнения энергии были совместимы с новым оборудованием.
| Условия | Способ зарядки | Применение |
| Съемный режим (Detached Mode) | Аккумулятор заряжается вне оборудования с помощью внешнего зарядного устройства. Паразитная нагрузка отсутствует. | Мобильные радиостанции, электроинструменты, беспилотные летательные аппараты. |
| Режим содержимого (Contained Mode) | Аккумулятор независимо заряжается в оборудовании при подключении к сети. Доступная мощность переменного тока делится на зарядку и работу оборудования. После полной зарядки батарея отключается от зарядного устройства, но периодически может дозаряжаться, если SoC снижается до 93%. | Смартфоны, ноутбуки, небольшие медицинские приборы. |
| Режим подключения (Attached Mode) | Аккумулятор установлен в оборудовании. Некоторые функции оборудования вызывают высокие паразитные нагрузки. Зарядка выполняется путем удержания напряжения плавающим зарядом. | Транспортные средства, электропогрузчики, самолеты, некоторое медицинское оборудование. |
Как паразитные нагрузки влияют на зарядку литиевого аккумулятора
Многие виды оборудования частично используют паразитную нагрузку, но её ток не отличается большим размером. Она может происходить из-за активности защитной системы аккумулятора, процесса резервного копирования или активностью часов. В большинстве случаев минимальная паразитная нагрузка никак не влияет на процесс зарядки. Однако более ощутимая высокая нагрузка может дестабилизировать алгоритм восполнения энергии на втором этапе. В итоге информация о полном насыщении литиевого аккумулятора будет искажаться.
В таком случае определить полный заряд можно альтернативными способами:
- уменьшить ток на втором этапе зарядки, а затем отключить и подать дополняющий заряд, когда состояние заряда понизится до 93%
- поддерживать вольтаж ячейки на уровне 4,20 В. Однако многие производители выступают против такого метода, поскольку он может сократить уровень безопасности и срок службы АКБ
- снизить напряжение аккумуляторного элемента до 4,10 В. По мнению производителей литиевых батарей, этот способ будет более оптимальным, хотя способен снизить ёмкость
При этом пока не существует единого мнения по поводу вопроса, связанного с сохранением литиевых батарей при максимальном напряжении. До сих пор нет разнообразия оптимальных регламентов корректной зарядки батарей с паразитной нагрузкой, а производители ещё держат в секрете свои передовые разработки.
Доказано, что плавающая зарядка при высоких термопоказателях провоцирует повреждение аккумуляторных компонентов. В целом, это может привести к возникновению замыкания. Чтобы минимизировать риск разрушения, электролит насыщают секретными добавками.
Что делать с литиевой стартерной АКБ в автомобилях
Литий-фосфатные батареи (LiFePO4) все чаще выполняют функции стартерных, поскольку заряжаются от тех же устройств, что и устаревшие свинцово-кислотные аккумуляторы. Для получения 12-вольтной элемента достаточно последовательно соединить четыре литиевых блока. Каждый из них достигает максимального уровня зарядки, когда показатель напряжения составляет 3,65 В. По правилам, в этот момент зарядка должна быть остановлена, но в машине этот процесс продолжается при дальнейшем движении. В целом, LFP аккумуляторы устойчивы к небольшому перезаряду, но длительное воздействие напряжения в 14,40 В может негативно повлиять на состояние батареи.
Подведём итог
Чтобы подзарядить литиевый аккумулятор с высокой паразитной нагрузкой, следует удерживать напряжение плавающим зарядом. Но стоит помнить, что такой метод подавляет безопасность. Если плавающий заряд окажется неконтролируемым, то за этим последует перезарядка элемента и окисление лития. Не менее губительно для компонентов элемента длительное нахождение под воздействием высокого напряжения и температуры.
Производители литиевых аккумуляторов стремятся повысить безопасность своей продукции, добавляя в электролит специальные компоненты или снижая состояние полного заряда. При достижении SoC от 30% до 80% уровень напряжения Li-ion источника питания ощутимо снижается. При эксплуатации электротранспорта этот период позволяет продлить срок службы аккумулятора, но для компенсации сниженной емкости аккумуляторы должны быть огромными.
Всего комментариев: 0