Схема зарядного устройства для литиевого аккумулятора для изготовления своими руками

Как заряжать литий-ионный аккумулятор

Человека в современной жизни окружает множество электронных помощников. В быту мы используем планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки и т. п. На работе используются шуруповёрты, портативные дрели, фонарики, power bank и пуско-зарядные аккумуляторы для автомобиля. Во всех этих устройствах используются разные типы аккумуляторных батарей. Но больше всего распространены литий─ионные аккумуляторы. Они стали популярными благодаря небольшим размерам и массе в сочетании с высокой энергоёмкостью. При разумной стоимости они имеют приличный срок эксплуатации (300─400 циклов заряд-разряд). Поскольку эти АКБ широко используются в разных устройствах, которые нас окружают, надо понимать, как их правильно заряжать. Поэтому сегодняшний материал посвящён зарядке Li─Ion аккумуляторов.

Что представляет собой литий─ионный аккумулятор?

Поскольку многие пользователи имеют смутное представление о том, что такое литий─ионная аккумуляторная батарея, скажем пару слов о её устройстве. Если смотреть на примере аккумулятора мобильного телефона, то аккумулятор там имеет следующую конструкцию.

Конструкция литий─ионного аккумулятора

АКБ мобильного телефона в абсолютном большинстве случаев имеет в своей конструкции один аккумуляторный элемент, который часто называют банкой. Номинальное напряжение банки обычно составляет 3,7 вольта. В АКБ ноутбуков таких элементов может быть от 2 до 12. Но там они не прямоугольной, а цилиндрической формы (тип 18650). Также в составе аккумулятора есть контроллер, который представляет собой плату с распаянной на ней управляющей микросхемой. Она управляет процессом заряда и разряда банки, не допуская её перезаряда или глубокого разряда.

Таким образом, производители аккумуляторов уже позаботились о том, чтобы избежать внештатных ситуаций при зарядке и разрядке батареи. А пользователю остаётся только соблюдать некоторые правила эксплуатации, о которых будет сказано ниже.
Если вам интересно, то можете прочитать подробный материал про литий-ионный аккумулятор в статье по ссылке.

Как правильно заряжать литий─ионный аккумулятор?

При зарядке Li─Ion аккумулятора нужно помнить о том, что лучше всего поддерживать заряд батареи на уровне 20─80% от полной ёмкости. Литий─ионные АКБ не любят перезаряд. Как говорилось выше, контроллер контролирует степень заряженности аккумуляторного элемента или элементов, если их несколько. Он не допустит их перезарядки. Но это не значит, что аккумулятор можно сутками держать на зарядке. Это совершенно ни к чему.

Телефон и зарядное устройство

В любом случае контроллер не допускает перезаряда и глубокого разряда банки. Он просто отключает банку от внешнего мира. Кроме того, во многих литий─ионных аккумуляторных батареях имеется встроенная защита от перегрева.

Теперь перечислим несколько вариантов, как заряжать Li─Ion аккумулятор.

  • Штатное зарядное устройство. Это самый лучший и рекомендуемый вариант. С помощью штатной зарядки рекомендуется заряжать Li─Ion аккумулятор. Это безопасно и максимально быстро;
  • От USB разъёма компьютера. Вариант также безопасный, но довольно длительный. Дело в том, что в случае порта USB ток ограничен значением 0,5 ампера;
  • От прикуривателя в автомобиле. Если это стандартный переходник на USB, то процесс также может затянуться. Но сейчас в продаже довольно устройств, имеющий набор портов USB с различной силой тока. Есть даже модели, которые позволяют заряжать аккумуляторы ноутбуков с номинальным напряжением 19 вольт током 4 ампера. Узнать максимально допустимый ток для зарядки аккумуляторной батареи своего устройства можно узнать из документации или посмотреть на штатной зарядке. Для АКБ смартфонов обычно 1, а для планшетов – 2 ампера;
  • «Лягушка». Так называют универсальные зарядные устройства. Обычно они используются для зарядки литиевых АКБ для мобильных телефонов. Одна из таких «лягушек» показана на изображении ниже. Конструкция включает в себя док для установки батареи и контакты, регулируемые по ширине для различных моделей. Для информирования об окончании зарядки имеется светодиодная индикация.
Читайте также:  Как снять аккумулятор с машины с сигнализацией Как правильно отключить и изъять АКБ из автомобиля (о

Зарядное устройство «лягушка»

Эксплуатация Li─Ion батарей

Теперь коротко расскажем об основных правилах эксплуатации литий─ионных аккумуляторов.

Калибровка

Эту процедуру следует проводить раз в 3 месяца. Она заключается в полной разрядке и последующей полной зарядке АКБ. Это необходимо делать, чтобы контроллер аккумулятора «откалибровал» границы заряда и разряда батареи.

Калибровка литий─ионного аккумулятора

Для калибровки также можно использовать утилиты, которые существуют для iOS и Андроид.

Хранение

Перед тем как отправить литий─ионную АКБ на хранение, её также нужно заряжать. Но уровень заряда должен быть около 50 процентов. Это считается оптимальным значением. Температура хранения батареи в идеале должна составлять 15 градусов Цельсия. В таких условиях литиевый аккумулятор лучше всего сохраняет ёмкость. Чем выше температура хранения, тем больше будут потери ёмкости при хранении.

При длительном хранении раз в три месяца проводите полный заряд-разряд аккумулятора и снова заряжайте его до 50%.

Особенности литий-ионных аккумуляторов и зарядных устройств Makita

Кроме достоинств, у литий-ионных аккумуляторов имеется немало минусов:

  • Не выносят перезаряда. Подача тока на элемент питания должна быть прекращена, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 4,2 В. Допуск разрешается не выше 0,05 В. При превышении этой величины напряжения начинается переход лития из электролита в металлическое состояние, что может вызвать короткое замыкание. В результате происходит возгорание и даже взрыв аккумулятора.
  • Такую же реакцию вызывают удары и перегрев. Нельзя допускать нагревания устройства до температуры выше +50 С. Аккумуляторы нужно оберегать от прямых солнечных лучей, их нельзя оставлять вблизи обогревателей и других источников тепла.
  • Нельзя разряжать ниже 2,5 В. Полностью разряженные батареи не всегда удается восстановить.
  • До недавнего времени литиевые аккумуляторы не могли обеспечить высокие токи разряда. В электроинструментах использовались никель-кадмиевые устройства, способные обеспечивать токи большой величины, хотя по многим параметрам они уступают литиевым.
  • Li-Ion аккумуляторы быстро разряжаются при низких температурах, при этом их емкость резко уменьшается. На холоде электролит замерзает, что также может привести к взрыву. Заряжать устройства можно только при положительных температурах.

В аккумуляторах компании Makita эти недостатки сведены к минимуму. Устройства сохраняют работоспособность при температурах от –20 до +60 С. Малогабаритные аккумуляторы работают при токах разряда относительно емкости (С) до 2 С, наиболее мощные модели – при токах до 10-20 С.

Зарядные устройства Makita, снабженные схемой балансировки ячеек и системой охлаждения, не допускают перезаряда и перегрева аккумуляторов при зарядке.

Внутреннее устройство аккумуляторных батарей Makita

Батарея оборудована прочным герметичным корпусом, предотвращающим проникновение воды, кислорода и вытекание электролита. В корпусе осуществляется амортизация толчков и ударов, а также имеется многоконтактное крепление, обеспечивающее надежное электрическое соединение аккумулятора с инструментом.

Внутри батареи расположены соединенные последовательно банки литиевых аккумуляторов. На корпусе выведены клеммы питания, которые также используются для зарядки устройства. Для передачи энергии с минимальными потерями применяются двойные контакты. Внутри корпуса также расположены:

  • микросхема памяти, которая запоминает данные для передачи на зарядное устройство;
  • шина для считывания этих данных с платы;
  • датчик контроля температуры;
  • отверстие для охлаждения воздухом;
Читайте также:  Комплектации и цены Рено Каптур 2020 года

На аккумуляторах последних версий элементы на плате залиты специальным компаундом для защиты от вибраций.

Система защиты

Для дополнительной защиты разработана технология STAR Protection Computer Controls ™. Она предназначена для контроля условий использования инструмента.

Во время работы аккумулятор и электроинструмент передают друг другу информацию для защиты от перегрева, перегрузки и глубокого разряда. Если напряжение на банках упадет ниже безопасного уровня, то электроинструмент останавливается, и пользователь может зарядить батарею. Электроинструмент также прекращает работу, если аккумулятор нагреется выше безопасной температуры.

Системой защиты STAR Protection Computer Controls ™ оборудованы электроинструменты и батареи с символом Star или с желтым терминалом.

Современные модели Li-Ion батарей

Компактные аккумуляторы Makita типа «слайдер» оборудованы плоским металлическим корпусом, который крепится в направляющих на инструменте. Устройства с напряжением 18 В имеют емкость от 1,3 до 5,0 Ач.

Наиболее популярные модели

194204-5 Makita BL1830. Это компактное устройство размером 115х75х65 мм и весом 0,65 кг. Его напряжение – 18 В, емкость составляет 3.0 Ач, мощность – 54 Вт. Предназначен для мощного электроинструмента. Устройство можно заряжать независимо от уровня зарядки, так как в нем отсутствует эффект памяти. Время зарядки – всего 22 минуты. Прост в использовании и имеет увеличенный срок службы.

197282-4 Makita BL1850B. Это мощный аккумулятор с напряжением 18 В и емкостью 5,0 Ач. Он имеет небольшие размеры 115х75х65 мм и вес 0,65 кг. Его мощность составляет 90 Вт. Устройство оборудовано индикатором заряда и дополнительной защитой STAR Protection Computer Controls. Время зарядки батареи составляет всего 60 мин.

Популярные зарядные устройства

Makita DC18RC 195915-5. Это устройство, предназначенное для литий-ионных и никель-кадмиевых аккумуляторов-слайдеров с напряжением до 18 В. Оно оборудовано технологией MAKSTAR, охлаждением, индикацией и звуковым сигналом заряда. Его размеры – 155х185х85 мм, вес – 750 граммов.

  • система быстрой зарядки – аккумулятор емкостью 3,0 Ач заряжается за двадцать две минуты;
  • процессор, который обрабатывает информацию из памяти батареи для оптимальной зарядки;
  • система охлаждения, понижающая температуру для ускорения процесса;
  • LED-дисплей, отображающий состояние батареи и ход зарядки.

Makita DC18RD 196941-7. Двухпортовое устройство, предназначенное для зарядки одновременно двух аккумуляторов. Оно имеет те же особенности, что и DC18RC, но дополнительно оборудовано электронным ограничителем тока, двумя портами для аккумуляторов и USB-портом для зарядки планшетов, смартфонов и других устройств.

Li ion аккумуляторы: правила зарядки и эксплуатации, что нельзя делать с литий-ионными батареями

Заряжение и разряжение любой аккумуляторной батареи (АКБ) происходит в виде химической реакции. Исключение составляют литиевые батареи. Чтобы увеличить срок годности изделий, пользователь должен знать, что такое Li-ion аккумуляторы и как правильно их заряжать.

  1. Что представляет собой литий-ионный аккумулятор
  2. Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор
  3. Двухступенчатая схема зарядки
  4. Как контролируют параметры зарядки
  5. Эксплуатация Li-ion батарей
  6. Калибровка
  7. Хранение
  8. Чего не нужно делать с литий-ионными аккумуляторами

Что представляет собой литий-ионный аккумулятор

В новых электронных приборах, энергетических системах и других источниках питания устанавливают литий-ионную батарею. Этот вид изделий подходит для телефонов, цифровых устройств, электромобилей и прочих гаджетов.

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор

Для восполнения заряда АКБ выделяют несколько способов. Чаще используют двухэтапное заряжение, которое разработала компания SONY, при этом импульсный заряд и ступенчатую зарядку не применяют. Во время заряжения литий-ионных АКБ соблюдают напряжение и учитывают особенности устройства.

На одну деталь батареи не должно приходиться более 4,2 В. Номинальный показатель для них составляет 3,7 В. Литиевые АКБ можно заряжать быстро и не полностью. Эксплуатация устройства с 40-80% наполнения увеличивает длительность его работы.

Двухступенчатая схема зарядки

Зарядить аккумулятор можно по схеме СС/CV. Сначала нужно обеспечить постоянный ток заряда. На этом этапе первой зарядки восстанавливается 70-80% объема энергии. Значение тока устанавливают 0,2-0,5 С. Для ускоренного заряжения понадобится 0,5-1,0 С. Изначально значение стабильное – 5 В. При достижении уровня 4,4 В на клеммах можно переходить к следующему этапу зарядки.

Читайте также:  Как быстро и просто проверить работу термостата, не снимая с авто

ЗУ держит стабильный уровень напряжения, а ток при повышении емкости начинает снижаться. Когда его значение опускается до 0,05-0,01 С, зарядка полностью исчезает, прибор отключается без запуска перезарядки. Для восстановления наполненности аккумулятора потребуется не больше 3 часов. При глубоком разряде литий-ионной АКБ (ниже 3,0 В) проводят толчок, заряжая батарею малым током, пока напряжение на клеммах достигнет 3,1 В. После этого применяют стандартную схему.

Как контролируют параметры зарядки

Из-за работы литиевых батарей в небольших рамках тока на клеммах их запрещено разряжать ниже 3 В и перезаряжать выше 4,2 В. В зарядном устройстве (ЗУ) есть контроллер заряженности, но в каждом аккумуляторе присутствует свой прерыватель, РСВ-плата или модуль защиты РСМ. Эти элементы помогают сохранить батарею в норме. При нарушении какого-то параметра они отключают банку и разрывают цепь.

Для литиевых конструкций можно использовать оригинальные ЗУ или зарядки, сделанные своими руками:

  • LP2951 помогает ограничить ток стабилизатором и устанавливает постоянное значение напряжения 4,08-4,26 В;
  • LM317 является схемой простого ЗУ с индикатором заряда и отсутствием питания от порта USB;
  • MCP73831 подходит для зарядки полимерных и ионных изделий;
  • MAX1555, MAX1551 разработаны для литиевых батарей, устанавливаются в адаптер питания от смартфона в USB и имеют возможность предварительного заряжения.

Когда в АКБ есть несколько элементов, то они разряжаются неравномерно. При восполнении уровня энергии используют балансир, который распределяет заряд равномерно по всем банкам. Эта деталь может встраиваться в схему или находиться отдельно. При восполнении энергии в изделии емкостью 12 В (вольт) нужно знать, каким током воспользоваться, чтобы не нарушить его характеристики. Самодельные ЗУ с контроллером и защитой прибора подходят для этого.

Эксплуатация Li-ion батарей

Калибровка

Процедура представляет собой полное заряжение и последующее разряжение аккумулятора. Калибровку проводят раз в 3 месяца для того, чтобы контроллер изделия зафиксировал границы зарядки и разрядки. Когда процедура осуществляется вручную, сначала ждут отключения устройства, которое в дальнейшем ставят заряжаться. Длительность заряжения до полной заполненности можно посмотреть в паспорте, прилагающемся к аппарату.

Затем батарею вынимают и снова вставляют в прибор. Если уровень заряженности меньше 100%, то снова включают зарядник. Действия повторяют до того момента, пока включение не покажет полную зарядку. Для калибровки часто применяют утилиты для Android и IOS.

Хранение

До отправки аккумулятора на хранение его нужно зарядить. Значение заряда должно находиться в пределах 50%. Для лучшего сохранения емкости АКБ рекомендуется поддерживать 15°С в помещении, где находится изделие. Высокий температурный режим приводит к быстрой потере емкости аккумулятора. Во время длительного хранения необходимо проводить полное заряжение и разряжение, восполняя заряд на последнем этапе до 50%.

Чего не нужно делать с литий-ионными аккумуляторами

Во время использования литиевых АКБ запрещено:

  1. Оставлять изделие в холодной комнате. Чувствительность прибора приведет к его полному разряжению в холодной среде.
  2. Заряжать батарею без контроллера. Это допустимо, если нужно толкнуть изделие, подав на него короткий сильный заряд тока. Игнорирование правил безопасности недопустимо.
  3. Нагревать элементы. Из-за активности лития в АКБ возникают непредсказуемые химические реакции, что вызывает возгорание. Чтобы этого не произошло, изделие не оставляют возле открытого огня, под солнечным светом и около других источников тепла.
  4. Разбирать банку батареи. Нарушение герметизации может стать причиной воспламенения.

Ссылка на основную публикацию
Сузуки Гранд Витара (Suzuki Grand Vitara) 2019 — отзывы, фото, цены и комплектации, технические хара
Недостатки Suzuki Grand Vitara (Сузуки Гранд Витара) с пробегом Suzuki Grand Vitara (Escudo) — компактный кроссовер выпускаемый с 1997 года....
Строки инициализации ELM327 Torque для нестандартных протоколов
Автомобильное диагностическое оборудование - Микропрограммы для диагностики по протоколу OBD-II (EOB Микропрограммный модуль «OBD-II (ISO9141)» предназначен для диагностики автомобилей по...
Струбцины для сварки типы и разновидности, область применения
Струбцины для сварки как сделать своими руками простейшие угловые тиски Среди множества важных приспособлений на сварочном столе можно найти струбцины...
Сузуки СХ4 2020 — цена и комплектации, фото в новом кузове, отзывы владельцев (все минусы)
Suzuki SX4 New (2020-2021) характеристики и цена, фотографии и обзор Сузуки SX4 (2020-2021) цены и комплектация. Обзор «SX 4 II...
Adblock detector