Jak nabít AGM baterii bez vyjmutí z auta / Habr

Ahoj, Habr! Mnoho aut je dnes vybaveno bateriemi s absorpčními separátory ze skelných vláken – AGM. Jsou známé svou tendencí k přehřívání během nabíjení, takže pokyny výrobců předepisují omezující nabíjecí proudy a napětí.

Druhou obtíží je, že je extrémně nežádoucí odpojovat elektrická zařízení moderních automobilů. Rozsah negativních důsledků vyjmutí baterie se pohybuje od ztráty adaptačních dat až po úplné zablokování vozidla, které bude nutné odtáhnout do autorizovaného servisního střediska nebo zavolat specialistu se speciálním zařízením.

Dobíjení baterie bez jejího odpojení od elektrické soustavy vozidla má svá specifika, o kterých se budu v tomto článku bavit.

Baterie, která se dnes nabíjí, je nainstalována v autě Haval Raptor z montážní linky a je používán jeden rok.

Toto je vůz s hybridním systémem PHEV (Plug-in hybridní elektrické vozidlo), což znamená možnost nabíjet trakční lithiovou baterii nejen ze spalovacího motoru, ale také z elektrické sítě prostřednictvím běžné domácí zásuvky nebo výkonné nabíjecí stanice.

Baterie se vyrábí pod značkou Varta a je označena jako AGM LN3 6-QF-70(720)-L Jmenovitá kapacita 20hodinového vybíjení je 70 ampérhodin a jmenovitý startovací proud za studena (CCC) je 720 ampérů dle normy EN.

Pro ověření skutečných vlastností baterie dnes použijeme levné zařízení KONNWEI BK100 , jehož nízká cena je dána absencí obrazovky a tlačítek. Všechny ostatní funkce pokročilého testeru baterií jsou plně implementovány.

Kompaktní zařízení s krokodýly „Kelvin“ pro měření napětí a proudu pomocí čtyřvodičového obvodu lze snadno umístit pod kapotu automobilu. Veškeré ovládání testeru a zpracování výsledků měření probíhá ze smartphonu prostřednictvím bezdrátového připojení Bluetooth.

Nejdříve změřme napětí naprázdno (OCV) — elektromotorická síla chemického zdroje proudu bez zatížení svorek. Použijme režim „průběhu“, což není jen digitální voltmetr, ale záznamník, který zaznamenává dynamiku napětí a zobrazuje jeho oscilogram na obrazovce smartphonu.

Tak vysoký NRC u baterie, která nebyla servisována po dobu jednoho roku, je způsoben tím, že vůz, ve kterém je instalována, hybridní .

Zde se olověný akumulátor používá pouze k napájení řídicích obvodů a jako vyrovnávací paměť pro 12voltovou palubní síť. Jedná se o sériovo-paralelní hybrid, kde je spalovací motor startován generátorem z vysokonapěťové trakční baterie a nespotřebovává zdroje olověného akumulátoru.

Ten druhý však, stejně jako baterie v systémech nepřerušitelného napájení a obnovitelných zdrojích energie, podléhá sulfataci a podléhá periodickému desulfatačnímu dobíjení na sto procent kapacity.

Během roku používání nového vozu se u této baterie nenahromadilo žádné znatelné samovybíjení. Ne všechny automobilové AGM baterie jsou však instalovány pod kapotou hybridů. Ve většině vozidel musí napájet startér, a proto k podbíjení dochází mnohem rychleji.

▍ Začněme s kategorií

Proto pro demonstraci procesu nabíjení autobaterie konstrukce AGM použijeme elektronickou zátěž ZKE TECH EBC-A10H pro poslední výboj.

Vybíjecí proud jsme nastavili na 10 ampérů a dobu vybíjení na 120 minut. Existuje také minimální limit napětí při zátěži 10.5 voltů, ale samozřejmě této úrovně nedosáhne dvě hodiny předem, pokud je baterie v dobrém stavu.

Teplota během tohoto experimentu je mínus jeden stupeň Celsia. Auto bylo zaparkováno před hodinou a půl.

Baterie je umístěna v nevytápěném prostoru, takže její teplotu lze odhadnout na zhruba plus jeden stupeň. Během pohybu se olověná baterie dobíjí z palubní sítě hybridního vozidla, ale ne při parkování, pokud se trakční baterie nedobíjí z elektrické sítě.

Vybíjení je dokončeno. Baterie dodala zátěži přesně 20 ampérhodin. Napětí naprázdno je 12.29 voltů .

▍ Začněme nabíjet

Použijme nabíječku Berezhok-V1 Nabíječku zapojíme do elektrické sítě a krátkým stisknutím tlačítka ji přepneme do klidového režimu pro bezjiskrové připojení krokodýlů ke svorkám baterie.

Vestavěný voltmetr ukazuje napětí na svorkách 12.3 V. Tento voltmetr funguje i bez externího napájení ze sítě, nicméně při připojení krokodýlů nenapájené nabíječky k baterii je pozorována jiskra, která může zapálit vodíkové nebo benzínové páry, pokud jsou přítomny v blízkosti baterie.

Při nabíjení baterie bez jejího odpojení od elektrické soustavy vozidla se obvykle doporučuje nastavit napětí na úroveň maximálně patnáct voltů.

V tomto případě se však zdá vhodné provést úpravu pro teplotu pod bodem mrazu a nastavit napětí pro dokončení nabíjení. 15.5 B .

Nastavené hodnoty napětí a proudu se zobrazují na podsvíceném displeji z tekutých krystalů nabíječky ve formě blikajících čísel, aby se odlišily od aktuálně naměřených hodnot.

Krátkým stisknutím tlačítka se spustí automatický adaptivní režim nabíjení. Baterie AGM se vyznačují schopností dobíjet se s vynikající účinností, zejména pokud nejsou příliš vybité.

Nabíjení proto začíná dobrou proudovou silou 9.5 ampéry , a to i přes nízkou teplotu.

Za 5 hodin a 39 minut baterie přijala 23.6 ampérhodin. To je již více než spotřebovaných 20.

Nabíjení pokračuje, ale musíme naléhavě jet. Proto vypneme nabíječku.

Nastalo další ráno. Od doby, co jsem si nabil, jsem uskutečnil celkem dvě půlhodinové cesty: jednu večerní z práce domů a jednu ranní z domova do práce.

Pozorujeme napětí naprázdno 12.91 voltů. To naznačuje, že neúplných 6 hodin nabíjení nejen doplnilo dvouhodinový výboj proudem 10 ampérů, ale také přivedlo baterii do více nabitého stavu, než jaký byla před zahájením experimentu.

Přesto má smysl nabití dokončit. Prodlouží se tím bezproblémová životnost baterie.

Okolní teplota se od včerejška nezměnila. Připojíme nabíječku a začneme nabíjet.

Za dvě hodiny a čtyřicet jedna minut se baterie nabila na skromných 1.9 Ah.

Adaptivní algoritmus vyhodnotí aktuální stav baterie a přejde do fáze „vysokonapěťového“ nabíjení, kdy se krátkodobé dodávky proudu 1.5 A střídají s pauzami, vybíjecími impulzy a nabíjením nižšími proudy při nižším napětí.

Můžete se ptát, proč je tato fáze nutná u AGM baterie, jejíž elektrolyt volně nerozstřikuje v plechovce, ale nasákne separátory – sklolaminátové rohože? Výrobci se však domnívají, že je nutná i u gelových baterií.

▍ Vyrovnávací náboj

Návod k obsluze trakčních gelových baterií TNE od společnosti Tianneng umožňuje dvouhodinové nabíjení proudem 1 % jmenovité kapacity s omezením napětí 2.67 voltu na článek při teplotě 20 stupňů Celsia a teplotním koeficientem -3 milivolty na stupeň Celsia pro každý článek.

Po přepočtu na šestičlánkovou baterii s kapacitou 70 ampérhodin při nule stupňů je napětí 16.38 V a nepřetržitý stejnosměrný proud 700 mA po dobu dvou hodin.

Tím je zajištěno vyrovnávací nabíjení, aby se všechny aktivní hmoty šesti článků nabily co nejplněji. Přirozená nerovnováha, která vede k degradaci baterie, pak probíhá mnohem pomaleji.

Berezhok-V1 dodává do baterie dvakrát větší proud, ale krátkodobě, ne neustále. Po disociaci špatně rozpustných síranů „vysokonapěťovým“ proudovým impulsem o velikosti 2 % kapacity pokračuje nabíjení „odzátkovaných“ aktivních hmot při nižším napětí.

Tato „vysokonapěťová“ fáze nabíjení je nezbytná nejen pro promíchání volně stříkajícího elektrolytu v tradičně navržených startovacích bateriích.

Je také potřebný pro elektrolytickou disociaci „zhoubných“ síranů olovnatých, které nevznikly přímo na povrchu aktivních hmot v důsledku Gladstone-Tribeovy reakce během vybíjení, ale krystalizovaly z roztoku.

Červená LED dioda zhasla. Nabíjení je dokončeno. Za 3 hodiny 36 minut byla baterie nabita proudem 2.16 ampérhodin.

Nabíječka je v režimu skladování, ve kterém neudržuje baterii pod vyrovnávacím napětím, ale periodicky ji pulzně dobíjí. V tomto případě pokračuje desulface, k čemuž by v režimu vyrovnávací paměti nedocházelo.

Přístrojová deska vozu nevykazuje žádné chyby. Jak vidíme, rušení nabíječky do palubní sítě vozidla nezpůsobilo žádné problémy.

Všechno vypadá dobře i na velké obrazovce palubního počítače.

Napětí na svorkách baterie je 12.96 voltů.

Zkontrolujme baterii. Tester ukazuje startovací proud za studena 657 ampérů ze 720 pasových s vnitřním odporem 3.68 miliohmů, což odpovídá 91% stavu.

To se nemusí zdát jako příliš působivý výsledek pro rok starou hybridní baterii. Testování digitálním testerem nebo zátěžovou vidličkou by se však mělo provádět při pokojové teplotě a zde je teplota baterie těsně nad bodem mrazu.

Při teplotě +25 stupňů Celsia by tester ukázal naměřenou hodnotu proudu za studena vyšší než je hodnota uvedená v pasu. Baterie je ve výborném stavu.

▍ Kdy a jak nabíjet AGM baterii?

Indikací, že 12voltová olověná baterie potřebuje stacionární nabití, je napětí naprázdno pod 12.5 voltu.

Pokud je okolní teplota vyšší než +25 stupňů Celsia, měl by být AGM nastaven na koncové nabíjecí napětí. 14.7 voltů.

Je třeba si uvědomit, že povrch houbovité aktivní hmoty olověné baterie, která určuje elektrickou vodivost, je úměrný jejich objemu, tj. třetí mocnině rozměru. Zatímco vnější chladicí plocha pouzdra je úměrná druhé mocnině rozměru, což je pouze druhá mocnina.

Jinými slovy, velké baterie se chladí hůře než malé. Baterie nákladních vozidel jsou během nabíjení náchylnější k přehřívání než baterie osobních vozidel a baterie osobních vozidel jsou náchylnější k přehřívání než malé baterie v počítačových UPS a elektrických skútrech.

V bateriích, jejichž plechovky nejsou vystaveny atmosféře, ale jsou uzavřeny pojistnými ventily, dochází také k tzv. cyklu rekombinace kyslíku, který snižuje provozní spotřebu vody.

Kyslík uvolňovaný během elektrochemického rozkladu posledně jmenovaného se neodpařuje, ale oxiduje houbovité olovo negativních aktivních hmot. Výsledný oxid se okamžitě samovolně vybíjí na síran za uvolnění tepla.

To je důvod zvýšeného zahřívání uzavřených baterií. Nejpokročilejší z nich jsou vybaveny katalyzátorem pro rekombinaci vodíku, rovněž exotermickou, podobně jako fungují katalytické ohřívače benzínu. To ale není náš případ.

Při teplotě vzduchu +15 až +25 stupňů Celsia by mělo být nastaveno napětí pro dokončení nabíjení 15 Volt a v rozsahu od -10 do +15 — 15.5 Volt , jako v tomto příkladu.

A samozřejmě, před připojením nabíječky byste měli vypnout zapalování a všechny spotřebiče energie.

▍ Specifika elektromobilů a plug-in hybridů

V parkovacím režimu je veškeré zbývající aktivní elektrické vybavení vozu Haval Raptor napájeno olověnou baterií.

Pokud stisknete tlačítko „Start“ s uvolněným brzdovým pedálem, palubní elektronika se „probudí“ a zapne se převodník napětí vysokonapěťové baterie na vyrovnávací napětí palubní sítě, který dobíjí olověnou baterii. Na obrazovce loggeru to vypadá takto.

To znamená, že olověná baterie elektromobilu nebo plug-in hybridu se dobíjí nejen za jízdy a s běžícím motorem, ale také kdykoli, když elektrické zařízení není v režimu spánku.

Po nastartování motoru se napětí palubní sítě prakticky nezměnilo. Elektroniku přepneme do režimu spánku. Měnič se vypne a napětí na svorkách olověného akumulátoru postupně klesá v důsledku absorpce polarizace.

Když je spací vozidlo připojeno k nabíjecí stanici, nenabíjí se pouze vysokonapěťová lithiová baterie, ale také 12voltová kyselinová baterie.

Nabíjecí napětí 14.2–14.3 V však nestačí k eliminaci nevyhnutelné sulfatace, která se při tom vytváří, takže i v elektromobilu nebo plug-in hybridu vyžaduje olověná baterie pravidelné vyrovnávací nabíjení.

• Youtube
• rutube
• Zen
• video na VK