Как стать автором
Обновить
2832.77
Рейтинг
RUVDS.com
VDS/VPS-хостинг. Скидка 10% по коду HABR10

Восстановительный заряд автомобильных AGM аккумуляторов после глубокого разряда на примере Topla Stop&Go AG60

Блог компании RUVDS.com Научно-популярное Энергия и элементы питания Автомобильные гаджеты Транспорт
Tutorial


Привет, Хабр! Сегодня мы прольём свет на некое тайное знание о современных свинцовых аккумуляторах, которое есть в официальных инструкциях от производителей, но большинство читателей его не замечает, во многом по причине популярных аккумуляторных предрассудков и мифов.

Начало истории этой Topla AGM Stop&Go AG60 в предыдущей статье.

На момент данного этапа эксперимента в лаборатории появился снискавший заслуженное признание тестер аккумуляторных батарей Konnwei KW600, гораздо более современный и продвинутый по сравнению с двумя использованными в КТЦ Topla ранее.



Тем не менее, и он считает разряженную Topla AGM Stop&Go AG60 негодной, предписывая отправить в утиль, а не заряжать. А мы всё же зарядим! Прибор — хорошо, умный, с красивым цветным экраном и USB подключением к ПК — ещё лучше, но голову на плечах он не заменяет.

В качестве отправной точки можно изучить инструкцию по эксплуатации и безопасности к 12V VRLA AGM АКБ, предоставляемую компанией Exide.

Для восстановительного заряда воспользуемся прибором Кулон-912, представляющим собой программируемое зарядно-разрядное устройство на основе стабилизированного источника тока и напряжения (CC/CV) с цифровым управлением и возможностью удалённого управления по wi-fi.
Иметь столь продвинутый прибор автомобилисту удобно, но необязательно. Можно обойтись любым зарядным устройством (ЗУ) с ручным режимом, регулируемым блоком питания (БП) или DC/DC преобразователем со стабилизацией (ограничением) напряжения и тока и их индикацией. Либо адаптивным ЗУ, автоматически устанавливающим токи и напряжения согласно его алгоритму.
Главное, чтобы прибор обеспечивал такие параметры заряда, (ток, напряжение, время этапа), о которых пойдёт речь ниже, и прибором или человеком осуществлялся контроль их соблюдения. Если напряжение недостаточно, или не контролируется, и тому подобное, вероятность положительных результатов резко стремится к нулю.


Для — этапа основного заряда - автомобильного AGM аккумулятора максимальное напряжение устанавливаем 14.4 вольта, если температура АКБ выше 25 градусов Цельсия. Если ниже — 14.7 вольт, тогда напряжение начала снижения тока, (если оно предусмотрено Вашим ЗУ), ставим 14.4.

Ток основного заряда 10% номинальной ёмкости, ток окончания — 1%. Для 60 А*ч это соответственно 6 и 0.6 ампер. Максимальное время этапа можно оставить без ограничения.



Для этапа дозаряда устанавливаем такое же напряжение 14.7 вольт, ток 3% ёмкости, время 48 часов.



Параметры этапа буферного хранения: напряжение 13.6 вольт, максимальный ток 0.4 ампера.



При восстановлении очень глубоко разряженной или сильно изношенной АКБ рекомендуется ограничить ток основного заряда 2-5 процентами номинальной ёмкости.Для 60 А*ч это от 1.2 до 3 ампер. Рекомендация особенно актуальная при напряжении на клеммах ниже 12 вольт, для чего можно активировать этап предзаряда. Но наша АКБ новая, потому основной заряд будем производить током 10% = 6А.

Программируемые ЗУ позволяют использовать разные этапы профиля по отдельности или один за другим на усмотрение пользователя, тогда как адаптивные ЗУ могут выбирать этап и его параметры, а также переходить между этапами автоматически в реальном времени, в зависимости от состояния АКБ.

Для адаптивных ЗУ от пользователя также требуется указать отправные точки определения параметров. Обычно это диапазон ёмкости АКБ, отвечающий за силу тока, и диапазоны напряжений, определяемых типом АКБ и температурой, задаваемые номером программы или ограничением напряжения, которые также влияют на число и последовательность этапов.

Если установлено слишком высокое значение напряжения, адаптивное ЗУ может продолжать заряд, пока он не будет завершён пользователем. Это предусматривается для полного выравнивающего заряда аккумуляторов, нуждающихся в значительной десульфатации и (или) проявляющих склонность к стойкому расслоению электролита. Разумеется, при таких настройках пользователь должен периодически следить за ходом процесса и температурой аккумуляторной батареи.



Запускаем заряд. Несмотря на то, что этап предзаряда не активирован, Кулон-912 не сразу включает заданные 6 ампер, а постепенно повышает силу тока с нуля.



Прошло 12 часов, аккумулятору сообщено 58.19 А*ч. Ток уже 0.7 А. Скоро он снизится до 0.6, и ЗУ перейдёт к дозаряду. Если следовать инструкции от Exide, можно было установить ток завершения заряда не 1, а 2 процента, это для нашей АКБ 1.2 А. Тогда переход от основного заряда к дозаряду уже произошёл бы.
В зависимости от температуры и состояния аккумулятора, и AGM, и другие типы АКБ могут «застревать» при напряжении завершения основного заряда на некотором значении тока.

Дело в том, что 12-вольтовая батарея состоит из шести банок, в которых находится 12 полублоков по нескольку пластин, активные массы каждой из которых имеют длину, ширину, толщину и объём. Имеется и расслоение электролита, которое в AGM выражено слабо, а в «мокрых» аккумуляторах сильно.

Неизбежно возникающий и прогрессирующий разбаланс между банками, полублоками, участками АМ ведёт к тому, что в разных местах батареи при заряде идут разные процессы. При одних и тех же токе и напряжении на клеммах, токи между участками АМ и потенциалы полублоков распределяются по-разному.

Потому, если ЗУ позволяет автоматически, или у пользователя есть возможность и желание следить за параметрами, можно установить продвинутое условие перехода от основного заряда в дозаряд: ток при максимальном напряжении основного заряда снизился до 1% номинальной ёмкости, либо он ниже 2% и не снижается в течение 2 или более часов.

Чем более полно осуществлён каждый этап заряда, тем более полное восстановление аккумуляторной батареи у нас получится.
Данные рекомендации приведены для заряда постоянным током и напряжением. В случае ЗУ, использующих прерывистый или асимметричный (реверсивный) ток, значения напряжений и токов перехода между этапами, а также вольтамперные характеристики батареи после этапов, будут другими.
Дело в том, что потенциалы реальной свинцово-кислотной электрохимической ячейки при отсутствии или том или ином направлении, (разряд / заряд), тока во внешней цепи складываются не только из термодинамической ЭДС и падении напряжения на внутреннем сопротивлении, но и совокупности нескольких ЭДС поляризации, куда вносят свой вклад, в частности, наличие газов в порах активных масс и расположение носителей заряда, — ионов, — в объёме электролита.

Процессы выработки и расхода газов, движения ионов, имеют свою кинетику. Потому электрохимики говорят применительно к электрохимической ячейке о вольтамперной характеристике во времени, или отклике на зарядный и разрядный импульс. И потому для заряда современных свинцовых АКБ со специальными добавками в активные массы и продвинутой конструкцией сепараторов, влияющих на движение ионов и газов, используются многоступенчатые профили заряда и иногда особые формы тока. (Можно вспомнить, что генераторы транспортных средств и трансформаторные ЗУ заряжают АКБ не постоянным, а пульсирующим током).



Температура аккумулятора 26.4 градуса Цельсия, в помещении 23 градуса. Нагрев при заряде совсем небольшой.



Тем временем, практически сразу после предыдущего фото ток снизился до 600 мА, ЗУ перешло в дозаряд. После суток дозаряда ток 130 мА.



Подходят к завершению вторые сутки дозаряда. Ток колеблется от 40 до 100 мА.

Тайное знание у всех на виду, но его не замечают


На этом большинство посчитает, что все этапы профиля заряда завершены, всё, что можно и нужно было сделать для восстановления АКБ, сделано. Но так ли это?! Процитируем официальную инструкцию от Эксайд.
Завершающий этап зарядки проводится путем использования постоянного тока (2% номинальной емкости) в течение 2 часов. На всех этапах зарядки температура батареи не должна превышать 50°C.
Где здесь указано максимальное напряжение на клеммах аккумулятора? — Нигде, потому что это этап зарядки постоянным током 2% номинальной емкости без ограничения напряжения. Предписывается только соблюдать фиксированное время этапа — 2 часа, и контролировать температуру АКБ, чтобы она не превысила 50 градусов Цельсия.



Эксайд не одинок в таких «высоковольтных» рекомендациях. Для примера, Chaowei для Chilwee EVF и Tianneng для TNE рекомендуют этап заряда напряжением до 16.02В, током 1% ёмкости, не более 2 часов, после завершения основного заряда и двух этапов дозаряда, и при условии, что основной заряд продолжался более 3 часов, т.е. аккумулятор был разряжен в достаточно значительной степени.

Этот режим более мягкий и осторожный, но и предназначается он не для стартерных AGM, а для тяговых гелевых АКБ с углеродными добавками в активные массы. И он необходим для предотвращения деградации аккумуляторов сульфатацией от хронического прогрессирующего недозаряда.



Максимальное напряжение, которое может выдать Кулон-912, равно 16.5 вольт. Его и установим. Время 2 часа, без пауз и реверса. Запускаем.



Напряжение быстро достигло максимума, ток снижается. Если строго следовать инструкции Exide, нужно напряжение ещё выше, чтобы стабилизировать ток 2% на протяжении всех двух часов, но Кулон-912 такой технической возможности не предоставляет.



Прошло 36 минут, ток при 16.49 В колеблется от 200 до 410 мА.



После двух часов завершающего этапа «высоковольтного» дозаряда температура АКБ 27.8 градуса. Аккумулятор не «закипел» и не раздулся.

Ведь мы не превышали ток и время этапа.
При длительном нахождении даже под буферным напряжением в источниках бесперебойного питания изношенные AGM аккумуляторы перегреваются и вздуваются.

Чтобы это предотвратить, можно долить дистиллированную воду и произвести полный десульфатирующий дозаряд. Таким способом во многих случаях удаётся восстановить AGM аккумулятор ИБП, если несуще-токоведущие конструкции из свинцового сплава не разрушены длительным перезарядом. Однако после вскрытия крышек над клапанами и долива появляется риск утечки электролита при расположении АКБ не вверх пробками.

Спросите, какой может быть перезаряд у сульфатированного, то есть, недозаряженного аккумулятора? — Такой, что при недостатке воды и напряжения для преобразования рабочих сульфатов в заряженные активные массы, электроэнергия идёт на дальнейшую потерю воды и наработку активных масс из решёток и тоководов. Положительные окисляются и рассыпаются, а отрицательные из сплошных становятся губчатыми. Иногда при вскрытии вышедшей из строя AGM АКБ обнаруживаются наросты губчатого свинца, приведшие к короткому замыканию.

В случае работы АКБ под буферным напряжением 13.8 В, инструкция Эксайд предписывает рассмотеть возможность применения такого трёхступенчатого профиля заряда, (основной заряд, первый дозаряд, второй дозаряд), раз в месяц. Как минимум, это необходимо делать два раза в год. При зимней эксплуатации, подзаряд (без третьего этапа) желательно производить раз в неделю.

Диалектика свинцово-кислотных батарей такова, что недозаряд ведёт к сульфатации, а перезаряд к потере воды и коррозии. Противоречие разрешается следующим образом: рабочие заряды и в циклическом, и в буферном режимах осуществляются при пониженных напряжениях, минимизирующих коррозию и потерю воды, но неизбежный при такой эксплуатации недозаряд компенсируется периодическим полным стационарным выравнивающим дозарядом. Также последний необходим после каждого глубокого разряда аккумуляторной батареи.

Непонимание этой диалектики, разницы между повседневным и «лечебно-профилактическим» зарядами, и необходимости соблюдения напряжений, токов, времени, условий начала и завершения этапов зарядного профиля ведут к возникновению и поддержанию мифов и предрассудков на тему аккумуляторов и зарядных устройств.

Также следует понимать, что рекомендации и предписания в различной литературе даются применительно к тому оборудованию, наличие которого предполагается в распоряжении адресата. Например, стабилизаторы постоянного тока, (за исключением барретеров, в качестве которых применяются лампочки и иные мощные проволочные резисторы), вошли в доступный арсенал для обслуживания АКБ не сразу, и до сих пор имеются не везде. Потому до сих пор действует немало документации, составленной под старое оборудование, где приходится ограничивать напряжение в силу невозможности тонко и оперативно регулировать ток.



После суточного отстоя, сравним показания двух аккумуляторных тестеров, старого DHC BT280 и нового Konnwei KW600.



Новый тестер выдал показания как старый в режиме обычных, не AGM АКБ.



По этому вопросу Виктор написал представителю Konnwei, в ответ получена рекомендация обновить прошивку тестера с помощью официального приложения, так как алгоритмы для разных типов АКБ у них тогда были на стадии доработки. (Обновлений с тех пор было несколько, и в 2021 году с тестерами Konnwei всё отлично). А пока, (на август 2019 года), достоверными считаем показания DHC BT280, которые проявили повторяемость на протяжении испытаний двух АКБ Topla.



Итак, пусковые характеристики этого AGM аккумулятора мы восстановили. Что насчёт ёмкости? Произведём восьмой по счёту контрольный разряд по ГОСТ.

Ёмкость 20-часового разряда поднялась на 5,63%, и теперь на 4,43% превышает номинальную! Прекрасный результат!



Заметим, что только дозаряд с повышенным перенапряжением позволил полностью восстановить ёмкость после недозаряда ЗУ BL1215 в КТЦ4, когда аккумулятор потерял 5.34% ёмкости.

Краш-тест этой АКБ вместе с параллельно тестируемой Topla Energy E60X недельным разрядом включенными фарами будет в следующей публикации.

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Теги: agm-аккумуляторыagmзарядаккумуляторыаккумуляторные батареиавтомобильный аккумуляторзарядные устройствазарядное устройство для автомобилясвинцово-кислотные аккумуляторыдесульфатациявосстановление аккумулятороваккумулятор выкипелruvds_статьи
Хабы: Блог компании RUVDS.com Научно-популярное Энергия и элементы питания Автомобильные гаджеты Транспорт
Всего голосов 34: ↑33 и ↓1 +32
Комментарии 7
Комментарии Комментарии 7

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки