Режимы зарядки Li-ion АКБ

   Есть зависимость емкости от времени, в процессе эксплуатации АКБ (Рис. 1). 
Рис. 1, Усредненная зависимость емкости Li-ion АКБ от времени.
 
     Обычные низко-токовые, новые Li-ion аккумуляторы 18650 (Рис. 2) можно заряжать током 1С, а аккумуляторы с определенным износом (определенным количеством циклов разряда/заряда) током 0.5С. 
     Например Li-ion аккумулятор, формата 18650, имеет емкость в 2600 мА, следовательно 1С=2600мА, а 0.5С=2600/2=1300мА. Новые высоко-токовые аккумуляторы можно заряжать током 2С и выше. Все характеристики необходимо смотреть в DataSheet'е к определенному аккумулятору, там есть параметры Vmin, Vmax, хС и т.д. 
Рис. 2, аккумулятор Li-ion 18650
 
     В итоге имеем: возьмем к примеру АКБ Li-ion с напряжением 48В и емкостью 10А/ч, если АКБ новая, значит ее можно заряжать с силой тока 1С, следовательно использовать сетевое зарядное устройство (СЗУ) с напряжением 54.6В и силой тока 10А, если же АКБ с износом, то 0.5С, следовательно СЗУ 54.6В/5А. Предположим, что АКБ будет меняться редко, следовательно рано или поздно перейдет из состояния нового в состояние с износом, а это значит что можно смело брать СЗУ 5А и ей заряжать.
 
     При неправильном режиме зарядки АКБ есть большая вероятность ее испортить, так например при правильной зарядке (Рис. 3) все характеристики находятся в пределах нормы, особенно температура АКБ. Если заряжать АКБ с превышением
Рис. 3, график стандартной зарядки Li-ion АКБ 48В.
 
  какого либо параметра, напряжения и силы тока (Рис 4), либо их совокупности, то есть большие шансы вывести АКБ из строя.  Например, на рис. 4 виден перегрев АКБ при зарядке, что пагубно сказывается на его емкости.
Рис. 4, график зарядки Li-ion АКБ 48В при перегрузке по силе тока, А.
 
     Хотя уже существуют Li-ion аккумуляторы с диапазоном зарядки по температуре до 40С, эта информация присутствует в datasheet'е необходимого аккумулятора.
 
     Что же на счет BMS (Рис. 5), то с ними нужно быть внимательным и смотреть обязательно их характеристики Vmin и Vmax. Если плата BMS имеет, к примеру, параметры Vmin=2.5В, а Vmax=4.3В, то используя ее с аккумуляторами, имеющими Vmin=2.75В и Vmax=4.2В, эта плата будет намерено и методично уничтожать их, т.к. пределы разряда/заряда аккумулятора 18650 будут нарушены и емкость достаточно быстро начнет уменьшаться.
Рис. 5, плата контроля заряда, разряда и балансировки АКБ.
   
     Платы BMS необходимо использовать всегда с запасом по силе тока разряда/заряда примерно на >30%, таким образом можно избежать перегрева платы и выхода ее из строя (например мотор-колесо потребляет 30А, значит используем BMS на 50А).
     Платы BMS так же имеют характеристики силы тока разряда/заряда и чем больше сила тока разряда тем больше сила тока заряда, например BMS с током разряда 50А может пропускать ток заряда 15А, BMS с разрядом 30А - заряд 10А и т.д. Это примерные цифры и у каждой платы BMS свои характеристики.
     Подведем ИТОГИ: 
1) смотрим datasheet ячеек АКБ
2) смотрим datasheet BMS
3) смотрим datasheet СЗУ
4) используем СЗУ 0.5С для низко-токовых аккумуляторов 18650 и >=2С для высоко-токовых.
 
     Так же можно рассчитать примерное время зарядки АКБ, используя формулу:
Т=1.4С/I
     Где: Т - время зарядки,
             1.4 - усредненный коэффициент тепловых потерь,
             С - емкость АКБ,
             I - сила тока заряда.
     Например для Li-ion АКБ 48В, 10А/ч рассчитаем среднее время зарядки.
     Т=1.4*10/5=2.8ч
     Следовательно, примерное время зарядки АКБ будет 2.8 часа (~2 часа и 50 минут).







обсуждение

Управление сообщениями
Kilimanjaro
Форумчанин
МоскваRating: 116
Kilimanjaro
13 april 2019, 18:09
Posted: 13 april 2019, 18:09

Мораль: если пользователь никуда не спешит, то лучше всегда заряжать током 0.5 C. Это и температурный режим облегчит.

Первый график в статье не совсем жизненный: износ аккумуляторов зависит не столько от времени, сколько от количества циклов заряда/разряда. Впрочем, если пользователь производит примерно одно и то же число циклов заряда/разряда в единицу времени (как это обычно бывает с мобильниками), то график верен.

1
Selestine
Новичок
МоскваRating: 2
Selestine
13 april 2019, 18:28
Posted: 13 april 2019, 18:28

У меня две зарядки для 16S9P Одна 2А, вторая 6А. Если не спешу, то 2А, если срочно,- 6А 

1
olegZ
13 april 2019, 18:41
Posted: 13 april 2019, 18:41

datasheet ячеек АКБ Tesla 3400mah где можно найти, не подскажите?

0
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
13 april 2019, 18:47
Posted: 13 april 2019, 18:47

@Selestine

У тебя какая емкость? Примерно 23-25 А/ч? Если так, то вполне можно безобидно заряжать 10А, т.к. у тебя в параллели 9 банок каждой линии. Зарядкой в 2А думаю очень долго заряжаешь 🙂

0
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
13 april 2019, 18:50
Posted: 13 april 2019, 18:50
Ответ пользователю
olegZ : 13 april 2019, 18:41
на это сообщение (развернуть)
datasheet ячеек АКБ Tesla 3400mah где можно найти, не подскажите?

datasheet ячеек АКБ Tesla 3400mah где можно найти, не подскажите?

@olegZ

Если имеются ввиду банки от тесла мобиля, то их делает Panasonic, на сколько знаю Илон Маск собирался сам организовать у себя производство.

1
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
13 april 2019, 18:55
Posted: 13 april 2019, 18:55
Ответ пользователю
Kilimanjaro : 13 april 2019, 18:09
на это сообщение (развернуть)
Мораль: если пользователь никуда не спешит, то лучше всегда заряжать током 0.5 C. Это и температурный режим...

Мораль: если пользователь никуда не спешит, то лучше всегда заряжать током 0.5 C. Это и температурный режим облегчит.

Первый график в статье не совсем жизненный: износ аккумуляторов зависит не столько от времени, сколько от количества циклов заряда/разряда. Впрочем, если пользователь производит примерно одно и то же число циклов заряда/разряда в единицу времени (как это обычно бывает с мобильниками), то график верен.

Да, согласен, возможно даже скажу, что это некий оптимальный вариант для большинства АКБ. На счет графика - это ближе к эталонной эксплуатации АКБ, где почти всегда одинаковые условия эксплуатации, конечно же в реальности такое редкость и степень износа может сильно варьироваться от условий эксплуатации.

0
Roman-gran
Форумчанин
МоскваRating: 233
Roman-gran
13 april 2019, 19:14
Posted: 13 april 2019, 19:14

Не соглашусь с этими графиками.

1 рисунок - да химические характеристики от времени падают и соответственно емкость, но при условии, что элемент будет храниться при 45-60% заряда, если же заряд будет составлять 100% то зависимость от времени хранения другая, аккумулятор потеряет емкость раньше, ровно так же и обратная зависимость.

2 тезис о силе тока заряда, тут все просто, чем выше сила тока (более 1С), тем меньше литий возьмет заряда, иными словами меньше электрического тока перейдет в химическую энергию. А чем меньше сила тока, тем реакция перехода электроэнергии в химическую идет медленнее и емкость при этом будет максимальной, с минимальным выделением тепла. А мы прекрасно знаем, чем меньше выделилось тепла, тем меньше перешло энергии в тепловую.

3. С BMS не все так просто, параметров намного больше, и есть параметры важнее чем сила заряда и разряда, а именно функция балансировки, она просто ДОЛЖНА быть, есть некоторые БМС без функции баланса, а только лишь защита, иными словами как только на какой то из банок максимальный заряд - значит вся батарея заряжена, хотя на некоторых банках может быть порядочный недозаряд. Ровным счетом и обратно, на какой то банке 2,8 Вольт, занчит вся батарея разряжена, отсюда и низкая по ощущениям емкость всей батареи.

4. С формулой так же не согласен, какая то ерунда, этот коэффициент уж слишком будет отличаться от силы тока используемого при заряде, так, что использовать его нельзя, это средняя температура по больнице. У кого то жар а кто то остыл, а в среднем все здоровы. Так нельзя.

2
ASA1951
Форумчанин
МоскваRating: 325
ASA1951
14 april 2019, 0:03
Posted: 14 april 2019, 0:03

Привет! С теорией что-то понятно, а как её применить на практике? Есть самокат и его штатная зарядка...Как понизить ток заряда? Ставить реостат! И когда начинать это делать; по времени эксплуатации или по снижению емкости?

0
Kilimanjaro
Форумчанин
МоскваRating: 116
Kilimanjaro
14 april 2019, 0:14
Posted: 14 april 2019, 0:14
Ответ пользователю
ASA1951 : 14 april 2019, 0:03
на это сообщение (развернуть)
Привет! С теорией что-то понятно, а как её применить на практике? Есть самокат и его штатная зарядка...Как...

Привет! С теорией что-то понятно, а как её применить на практике? Есть самокат и его штатная зарядка...Как понизить ток заряда? Ставить реостат! И когда начинать это делать; по времени эксплуатации или по снижению емкости?

Грубо говоря, варианты такие.

Если время заряда меньше 3-х часов, то ток заряда великоват, лучше поставить реостат.

Если время заряда 3-4 часа, то можно ничего не делать, а можно и поставить реостат. Если надо зарядить срочно, то реостат закорачивать.

Если время заряда больше 4 часов, то точно ничего делать не надо - ток заряда и так невысокий относительно ёмкости аккумуляторов.

1
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
14 april 2019, 7:06
Posted: 14 april 2019, 7:06
Ответ пользователю
Roman-gran : 13 april 2019, 19:14
на это сообщение (развернуть)
Не соглашусь с этими графиками.1 рисунок - да химические характеристики от времени падают и соответственно...

Не соглашусь с этими графиками.

1 рисунок - да химические характеристики от времени падают и соответственно емкость, но при условии, что элемент будет храниться при 45-60% заряда, если же заряд будет составлять 100% то зависимость от времени хранения другая, аккумулятор потеряет емкость раньше, ровно так же и обратная зависимость.

2 тезис о силе тока заряда, тут все просто, чем выше сила тока (более 1С), тем меньше литий возьмет заряда, иными словами меньше электрического тока перейдет в химическую энергию. А чем меньше сила тока, тем реакция перехода электроэнергии в химическую идет медленнее и емкость при этом будет максимальной, с минимальным выделением тепла. А мы прекрасно знаем, чем меньше выделилось тепла, тем меньше перешло энергии в тепловую.

3. С BMS не все так просто, параметров намного больше, и есть параметры важнее чем сила заряда и разряда, а именно функция балансировки, она просто ДОЛЖНА быть, есть некоторые БМС без функции баланса, а только лишь защита, иными словами как только на какой то из банок максимальный заряд - значит вся батарея заряжена, хотя на некоторых банках может быть порядочный недозаряд. Ровным счетом и обратно, на какой то банке 2,8 Вольт, занчит вся батарея разряжена, отсюда и низкая по ощущениям емкость всей батареи.

4. С формулой так же не согласен, какая то ерунда, этот коэффициент уж слишком будет отличаться от силы тока используемого при заряде, так, что использовать его нельзя, это средняя температура по больнице. У кого то жар а кто то остыл, а в среднем все здоровы. Так нельзя.

Благодарю за конструктивную критику.

1) Да, конечно, более того, при обычной эксплуатации АКБ, а именно зарядка до 100% и неравномерный расход, на графике уже не будет прямой затухающей линии, будет неравномерная кривая с участками просадки и да, срок службы значительно будет меньше. Я показал на графике "старение" Li-ion АКБ в идеальных условиях и хотел донести до читателей эти теоретические знания с целью ознакомления.

2) Верно, это как раз можно отнести к быстрой зарядке, либо большей силой тока либо напряжением. Химический состав на основе лития, как бы его не пиарили производители, не сможет долго прожить с "быстрой зарядкой" и конечно же 100% набирать ёмкость. Для лития идеальны условия мягкого старта, равномерной нагрузки без скачков и маломощная зарядка. На счет тепла - нагрев АКБ происходжит из-за внутреннего сопротивления аккумулятора при прохождении излишнего тока, чем больше сопротивление в аккумуляторе, тем больше он нагреется и тем меньше сможет вобрать в себя емкость. К тому же повышение температуры в аккумуляторе приводит к деградации химии.

3) Если "BMS" плата не имеет функции балансировки, это уже плата PCM, плата защиты АКБ, BMS же должна иметь всегда эту функцию, вопрос в другом - как хорошо эта функция выполняется. Проблема большинства BMS плат в том, что балансировка линий происходит малыми токами, примерно 40-50 мА, следовательно при достаточно емком АКБ время балансировки может длиться почти месяц...Так же очень важными параметрами являются Vmin и Vmax, про них я писал в статье. Не соблюдение этих параметров портит АКБ, там и перегрев в следствии перезаряда и переразряд.

4) Разумеется "Тепловой коэффициент" зависит от исходных условий и варьируется в большую или меньшую сторону, я лишь привел его усредненное значение для возможности производить "примерные" расчеты. Дело в том, что чем старее АКБ, тем больше тепловой коэффициент и может быть больше 1.4, и наоборот. Без этого коэффициента расчеты времени зарядки АКБ будут менее точными.

1
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
14 april 2019, 7:15
Posted: 14 april 2019, 7:15
Ответ пользователю
ASA1951 : 14 april 2019, 0:03
на это сообщение (развернуть)
Привет! С теорией что-то понятно, а как её применить на практике? Есть самокат и его штатная зарядка...Как...

Привет! С теорией что-то понятно, а как её применить на практике? Есть самокат и его штатная зарядка...Как понизить ток заряда? Ставить реостат! И когда начинать это делать; по времени эксплуатации или по снижению емкости?

Можешь написать ТТХ своего АКБ?

На счет зарядки, некоторые из них можно регулировать, например менять сопротивление определенных резисторов, которые подключены ко входу ADJ микроконтроллера. Некоторые имеют уже встроенный подстроечный резистор, покрутив его можно изменить силу тока, а в некоторых зарядках еще есть возможность менять напряжение. 

0
Selestine
Новичок
МоскваRating: 2
Selestine
14 april 2019, 11:49
Posted: 14 april 2019, 11:49
Ответ пользователю
Wanderer : 13 april 2019, 18:47
на это сообщение (развернуть)
@SelestineУ тебя какая емкость? Примерно 23-25 А/ч? Если так, то вполне можно безобидно заряжать 10А, т.к. у тебя в...

@Selestine

У тебя какая емкость? Примерно 23-25 А/ч? Если так, то вполне можно безобидно заряжать 10А, т.к. у тебя в параллели 9 банок каждой линии. Зарядкой в 2А думаю очень долго заряжаешь 🙂

У тебя какая емкость? Примерно 23-25 А/ч?

Точно еще не измерял. Думаю, что около 21-23 в живых осталось.


Если так, то вполне можно безобидно заряжать 10А, т.к. у тебя в параллели 9 банок каждой линии.

У меня нет еще такого зарядника) 


Зарядкой в 2А думаю очень долго заряжаешь 🙂

Ну О-о-о-очень долго))))

0
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
14 april 2019, 14:10
Posted: 14 april 2019, 14:10

@Selestine

Заряжай 6А, вполне подходит в повседневное использование, 2А слишком мало.

0
ASA1951
Форумчанин
МоскваRating: 325
ASA1951
15 april 2019, 0:10
Posted: 15 april 2019, 0:10
[quote="Wanderer"]Можешь написать ТТХ своего АКБ?[/quote]

Привет! Характеристики АКБ своих самокатов привести не смогу. У моего клона Куго, у которого АКБ на третьем году эксплуатации по ощущения осталась 1/3 емкости батарею не вынимал. А на Еборде на батарее  нет маркировки, просто пластиковый  корпус! Фото ниже... 😟


0
Wanderer
Участник
УфаRating: 47
Wanderer
15 april 2019, 16:00
Posted: 15 april 2019, 16:00
Ответ пользователю
ASA1951 : 15 april 2019, 0:10
на это сообщение (развернуть)
[цитата Wanderer] Привет! Характеристики АКБ своих самокатов привести не смогу. У моего клона Куго, у которого АКБ...
[quote="Wanderer"]Можешь написать ТТХ своего АКБ?[/quote]

Привет! Характеристики АКБ своих самокатов привести не смогу. У моего клона Куго, у которого АКБ на третьем году эксплуатации по ощущения осталась 1/3 емкости батарею не вынимал. А на Еборде на батарее  нет маркировки, просто пластиковый  корпус! Фото ниже... 😟

Можно замерить емкость, например использовать ваттметр совместно с 4 галогенками в нагрузку (24В100W*2+24В100W*2).

0

Reply to this topic

Новичок



другие статьи

Ремонт аккумуляторной батареи глазами клиента и мастера. Вопросы и ответы.
Накопленный опыт ремонта аккумуляторных батарей потребовал написать подобную статью, чтобы облегчить взаимопонимание между...
простые ПАРАллели... (или 1+1=3)
У вас бывало так, что решаешь перестать себя жалеть, и чтонть сделать? Надеюсь что нет.  А у меня вот...
!GEN-Twow, или Полураптор. (Ой, ты палуба-палуба) ))
Я так хотел похвастаться своим тюнингом (поэтому и поехал на Фестиваль Электротранспорта, зря).   Потому и некогда было...
GotWay Nikola 1600wh 84v
  Весь моноколесный мир стоит на трех китах. KingSong, Inmotion и  конечно GotWay. Опустим в сторону Ninebot c их Злом, так как колесо все таки...
Обзор электровелосипеда Twitter VS.7.0-ER: можно педали крутить, а можно и не крутить!
Будет много букв, но, надеюсь, не утомительных. :) Перед обзором - необходимый комментарий по поводу наименования обозреваемого...
Электротранспорту – электронасосы! (Мини-обзор электронасоса Berkut Specialist)
Долгие годы во мне постепенно нарастало раздражение из-за того, что приходится своими силами накачивать камеры своему велосипеду,...
Inmotion V8 - из грязи в князи
В мои руки попался бедный убитый inmotion V8 2016 года в нерабочем состоянии. Да, я была в курсе что он сломан, да был риск что я купила...
Симметричность тела в управлении колесом. Или учимся ездить на колесе заново.
Сначала я планировал написать пост в тему про обучение езде на моноколесе. Но когда окинул размер сообщения, решил, что стоит всё ж...
Kingsong 16s - всё, что нужно знать о разборке, обслуживании и эксплуатации моноколеса
Содержание. ВведениеУстройство любого моноколесаУстройство KS-16sО несимметричности колеса. Перед, зад, лево, правоСборка-разборка...