1. Введение: современные зарядные устройства

Хорошее зарядное устройство является неотъемлемой составляющей частью хорошей аккумуляторной системы. Реалии рынка таковы, что он довольно сильно наполнен различными зарядными устройствами, в большинстве своем – невысокой ценовой категории. Но идеальной ситуацией является максимальное “родство” аккумуляторной батареи и зарядного устройства, они должны работать в паре словно тяговая лошадь и повозка. При разработке и конструировании новых моделей аккумуляторов зарядное устройство к ним должно разрабатываться параллельно, а то и в первую очередь. По факту же мы часто имеем ситуацию, когда зарядное устройство делается уже в спешке и постфактум, что конечно же отображается на функционировании всей аккумуляторной системы. Некоторые производители часто не догадываются о сложностях, которые могут возникнуть из-за недоработок в зарядных устройствах, особенно при зарядке в неблагоприятных условиях.

Рисунок 1: Аккумулятор и зарядное устройство должны взаимодействовать словно тяговая лошадь и повозка. Друг без друга они не обеспечат нужного результата.

Некоторые зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов имеют функцию “пробуждения”, необходимую для восстановления работоспособности аккумуляторов, у которых напряжение упало до критического уровня из-за чрезмерной разрядки. Причиной такого состояния аккумулятора может быть его долгое хранение, во время которого саморазряд понизил напряжение до точки отсечки. Обычное зарядное устройство не способно зарядить такой аккумулятор, поэтому довольно часто он признается неисправным и выбрасывается. Правильный алгоритм восстанавливающей зарядки состоит в том, чтобы применить к аккумулятору небольшой ток заряда, который поднимет напряжение к значению 2,2-2,9 В, что позволит активировать встроенную схему защиты, после чего станет возможна обычная зарядка. Следует быть осторожным в случае, если напряжение литий-ионного аккумулятора опускается ниже 1,5 В. Это может свидетельствовать о наличии в нем дендритов - образований, которые ставят под угрозу безопасность такого аккумулятора. (Смотрите BU-802b: Что происходит при повышенном саморазряде электрической батареи, где на рисунке 5 рассматриваются причины повышенного саморазряда литий-ионного аккумулятора после глубокой разрядки. Смотрите также BU-808a: Как пробудить “спящий” литий-ионный аккумулятор.)

Зарядные устройства для аккумуляторов на основе свинца и лития работают по специальному алгоритму - CC/CV (constant current/constant voltage - с англ. «постоянный ток/постоянное напряжение»). Значение силы тока зарядки постоянно, но при достижении аккумулятором определенного значения напряжения происходит понижение зарядного тока. Каждая электрохимическая система имеет свои определенные значения зарядных токов и напряжений.

Аккумуляторы на основе никеля заряжаются постоянным током без привязки к показателю напряжения аккумулятора. Обнаружение полного заряда фиксируется небольшим падением напряжения после периода устойчивого подъема. Зарядное устройство должно уметь быстро прекращать зарядку после индикации полного заряда, так как перезаряд может привести к внештатным ситуациях - короткому замыканию или выходу из строя элементов. Существует также способ определения полного заряда, основанный на изменении скорости роста температуры аккумулятора. Такой метод зарядки для никелевых аккумуляторов известен как dT/dt и хорошо себя показывает в режимах быстрой зарядки.

Повышение температуры при зарядке является нормальным явлением для никелевого аккумулятора, особенно этот эффект заметен при достижении уровня заряда в 70 процентов. Повышение температуры происходит из-за снижения эффективности зарядки, следовательно, зарядный ток должен быть уменьшен для предотвращения повреждения аккумулятора. Зарядное устройство фиксирует все эти температурные изменения и производит зарядку необходимой силой тока. Если же вы заметили, что заряжаемый аккумулятор все равно долгое время имеет повышенную температуру, то это свидетельствует о неправильном алгоритме зарядного устройства, и в таком случае его следует отключить во избежание повреждения аккумулятора.

NiCd и NiMH аккумуляторы не следует оставлять подключенными к зарядному устройству без присмотра в течение недель и месяцев. В случае отсутствия нужды в их эксплуатации, храните их в прохладном месте и заряжайте перед самым использованием.

Аккумуляторы на основе лития должны всегда оставаться прохладными при зарядке. Если вы заметили, что температура заряжаемого аккумулятора повысилась более чем на 10°С в сравнении с температурой окружающей среды, то зарядку следует прекратить. Благодаря встроенной схеме защиты, литий-ионные аккумуляторы не могут быть перезаряжены, соответственно, не имеет значения, подключен или отключен такой аккумулятор от зарядного устройства. Но в случае необходимости длительного хранения литий-ионного аккумулятора, лучше поместить его в прохладное место и зарядить непосредственно перед использованием.

Классическим примером зарядного устройства является довольно медленный прибор, которому для зарядки аккумулятора порой требуется вся ночь. Это восходит к давним временам, когда простое зарядное устройство для никель-кадмиевого аккумулятора имело постоянную фиксированную силу заряда в 0,1С (одну десятую от номинальной емкости). Такие зарядные устройства не имели функции обнаружения полного заряда, а для его достижения требовалось время от 14 до 16 часов. Достижение полного заряда NiCd фиксировалось небольшим повышением температуры аккумулятора. Для NiMH аккумулятора такой алгоритм зарядки не подходит из-за пониженной способности поглощать чрезмерный заряд. Современные недорогие зарядные устройства для типоразмеров АА, ААА и С часто используют именно этот алгоритм, поэтому в случае необходимости постоянной автономной готовности к работе устройства, следует запастись несколькими комплектами аккумуляторных батарей. Также при эксплуатации такого зарядного устройства необходимо следить за температурой аккумуляторов.

Быстрые зарядные устройства имеют ряд преимуществ и самым очевидным из них является скорость зарядки. Возможность реализации этих преимуществ предполагает более тесную связь между зарядным устройством и аккумулятором. При скорости зарядки в 1С (Смотрите BU-402: Что такое С-рейтинг ), которую обычно использует быстрое зарядное устройство, полностью разряженный никель-кадмиевый или никель-металл-гидридный аккумулятор могут зарядиться всего лишь за один час. По мере того как аккумулятор приближается к полному заряду, некоторые зарядные устройства для никель-кадмиевой электрохимической системы уменьшают зарядный ток во избежание негативных эффектов перезаряда. Полностью заряженный аккумулятор переключает зарядное устройство в режим капельной подзарядки, также известной как обслуживающий заряд. Большинство современных зарядных устройств для никель-кадмиевой электрохимической системы имеют алгоритм зарядки и для никель-металл-гидридной, который отличается отсутствием режима капельной подзарядки.

Сила тока в холостом режиме зарядного устройства должна быть как можно ниже для экономии энергии. Существует система пятибального оценивания этой энергоэффективности, называемая Energy Star. Смысл оценивания состоит в назначении зарядным устройствам для мобильных телефонов и других гаджетов определенного количества звезд. Пять звезд получают зарядные устройства с мощностью холостого режима в 30 мВт и меньше; четыре звезды отвечают за диапазон 30-150 мВт; три звезды - 150-250 мВт; две - 250-350 мВт. Зарядные устройства с еще большей холостой мощностью получают, соответственно, самую низкую оценку - одну звезду. Energy Star призвана сократить потребление электроэнергии зарядными устройствами, которые и при холостом режиме по каким-то причинам остаются подключенными к электросетям. Количество таких зарядных устройств на нашей планете оценивается в один миллиард (!).

Используйте только зарядное устройство, предназначенное для определенной электрохимической системы. Большинство зарядных устройств предназначены только для одной электрохимической системы. Убедитесь, что напряжение аккумуляторной батареи согласуется с зарядным устройством. Не заряжайте аккумулятор при различии значений напряжения.

Производители зарядных устройств

Эти зарядные устройства прибыли с большой силой на испанский рынок, и у них есть огромная сила, которая может быть размещена вокруг вашего телефона и загружать ее, не прилагая к ней никакого выхода. Это похоже на лайнер для мобильных устройств и имеет приятные модели.

Зарядные устройства для солнечных мобильных телефонов. . Наконец, зарядное устройство, которое помогает окружающей среде! Если вы являетесь частью движения зеленого защитника, вам понравится эта прекрасная идея. Это зарядное устройство, которое вы устанавливаете под солнцем и заряжаете до 100 ампер. Воспользуйтесь солнечным днем, чтобы зарядить свой телефон.

Реальный показатель емкости аккумулятора может немного отличаться от номинального. Зарядка аккумулятора большей емкости занимает и больше времени. Не следует использовать зарядное устройство к аккумулятору с емкостью, превышающей спецификации зарядного устройства более, чем на 25 процентов.

Использование зарядного устройства более высокой мощности сокращает время зарядки, но существуют ограничения относительно того, как быстро аккумулятор может быть заряжен. Ультрабыстрая зарядка в любом случае вызывает некоторый стресс аккумулятора.

Купить беспроводные, простые в переноске и супер-практичные мобильные зарядные устройства

Если вы не знали, то это ваша возможность получить зарядное устройство, которое наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Ваша цена? Лучше всего, без сомнения. Заряжайте свой мобильный телефон до максимума примерно за 30 минут и забывайте разряжать батарею в наименьшее указанное время. Выберите зарядное устройство для нескольких мобильных телефонов, одновременно заряжайте несколько мобильных телефонов одним и тем же разъемом. Это зарядное устройство можно использовать в домашних условиях или в офисе.

Зарядное устройство для свинцово-кислотного аккумулятора должно переключаться в режим поддержания заряда при полном насыщении, а для никелевого необходима капельная подзарядка после полного заряда. Поддержание заряда и капельная подзарядка призваны компенсировать потери саморазряда.

При необходимости, зарядное устройство должно иметь датчик температуры для фиксации полного заряда или неисправности аккумулятора.

Соблюдайте температурные режимы зарядки. Свинцово-кислотный аккумулятор должен оставаться чуть теплым на ощупь; никелевый нагревается к концу заряда, но сразу остывает при полном заряде. Температура же литий-ионного не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 10°С.

Особо следите за температурой при использовании сомнительного недорогого зарядного устройства.

Производите зарядку при комнатной температуре. Более низкая температура скажется на скорости и качестве зарядки. Литий-ионные аккумуляторы не могут быть заряжены при отрицательных значениях температуры.

Рынок автомобильных услуг не стоит на месте. Ежегодно появляются новые приспособления для обслуживания аккумулятора. Они превосходят старые приборы по качеству зарядки, по скорости, по простоте использования. Принцип работы всех зарядных устройств состоит в преобразовании переменного тока с напряжением 220 В в постоянный ток напряжением 12-24 В.

Виды зарядных устройств

Существуют два основных вида ЗУ для автомобильных аккумуляторов.

1) Зарядно-предпусковое или просто зарядное устройство. Оно предназначено для восстановления емкости АКБ. Такой прибор позволяет подключаться к батарее, не отсоединяя АКБ от бортовой сети авто.

2) Пуско-зарядное устройств о. Этот тип ЗУ работает в 2 режимах:

• восстановление емкости аккумуляторной батареи,
• помощь аккумулятору при вращении стартера.

Важно! При восстановлении емкости АКБ требуется полное отключение его от автомобильной электросети.

3) Зарядное устройство с автоматическим управлением . Принцип действия заключается в своевременном отключении тока после полной зарядки аккумулятора. В дальнейшем автоматическое ЗУ включается для поддержания 100% емкости АКБ, что важно при саморазряде или при подключении батареи к бортовой сети авто.

4) 5-ти этапное ЗУ . Имеются следующие этапы:

• устраняет сульфатацию пластин в импульсном режиме,
• делает диагностику АКБ,
• производит зарядку до 80% от емкости батареи,
• выполняет 100%-ную зарядку понижающимся током,
• проводит профилактическое поддержание емкости в пределах 95-100% емкости.

5) 8-ми этапное автоматическое ЗУ .

• удаляет сульфатацию циклом заряд-разряд,
• выполняет диагностику АКБ,
• заряжает аккумулятор до 80% емкости,
• заряжает до 100% уменьшающимся током,
• проверяет способность АКБ удерживать заряд,
• восстанавливает расслоение электролита в сильно разряженных батареях,
• поддерживает емкость аккумулятора на максимальном уровне,
• выполняет профилактическую зарядку на уровне 95-100% емкости.

6) Стационарные многофункциональные преобразователи . Данные приборы позволяют не только обслуживать любые виды аккумуляторов (кислотные, щелочные, тяговые), но и использоваться, как источники бесперебойного питания в сети 220 В.

Выбор зарядного устройства. Основные параметры ЗУ

Важно! Перед тем как выбрать зарядное устройство, нужно основательно подготовиться к покупке.

• Необходимо ознакомится с техническими данными аккумуляторной батареи, которую нужно будет обслуживать.
• Определиться с диапазоном цен, которые устроят автовладельца.
• Планируется ли эксплуатация автомобиля зимой. Если машина нужна постоянно в любую погоду, следует рассмотреть вариант покупки пуско-зарядного устройства.
• Режим Boost. Встречается в пуско-зарядных устройствах. При помощи этой опции можно быстро подзарядить аккумулятор в морозную погоду (несколько минут), а затем с его помощью запустить двигатель.
• Выбрать надежного производителя. Если прибор приобретается не на один сезон, то вряд ли стоит рассматривать дешевые китайские "игрушки".

При выборе зарядного устройства необходимо ознакомится с его основными параметрами.

1. Максимальная сила тока. Для зарядки аккумулятора требуется сила тока в пределах 10-12% от его емкости. Поэтому прибор, который способен выдать максимальную силу тока в 6 А не подойдет для восстановления АКБ емкостью более 60 А, т. к. время зарядки значительно увеличится.

2. Регулировка силы тока и напряжения. Может быть плавной или дискретной. Регулятор с плавным изменением параметров тока дает возможность точной установки требуемого напряжения и силы тока. Опция позволяет увеличить или уменьшить параметры тока в зависимости от характера обслуживания.

3. Выходное напряжение. Если для обслуживания батареи легкового авто в основном требуется 14-15 В, то при зарядке аккумуляторов грузовиков напряжение должно быть более 24 В.

4. Наличие нескольких стадий зарядки. Оптимальным вариантом для полного восстановления емкости батареи будет приобретение ЗУ, которое работает в несколько стадий. Самый простой 3-х стадийный режим обеспечит:

• зарядку постоянным током,
• зарядку постоянным напряжением,
• поддержание состояние АКБ в заряженном состоянии.

5. Широкий диапазон рабочих температур. Если придется зарядить аккумулятор зимой в гараже без отопления, то ЗУ с интервалом рабочих температур +5-40 градусов не подойдет. Такими моделями можно пользоваться только в отапливаемых помещениях.

6. Регулировка скорости вентилятора. Этот параметр будет важен при работе в домашних условиях. Установка минимальной скорости уменьшит шум и позволит комфортно совмещать зарядку с отдыхом.

7. Тип амперметра. Традиционно амперметр в бюджетных ЗУ устанавливался стрелочного типа. Погрешность его достаточно велика. В современных ЗУ устанавливаются цифровые или светодиодные модели амперметров. Точность установки силы тока особенно важна при профессиональном обслуживании аккумуляторов.

8. Автоматический способ заряда. Лучше всего наличие этого параметра подойдет для тех автолюбителей, которые слабо знакомы с правилами и тонкостями зарядки АКБ. Выручит эта опция и в тех случаях, когда нет возможности контролировать процесс зарядки.

Производители зарядных устройств

На современном рынке автомобильных принадлежностей имеется богатый выбор приборов для обслуживания аккумулятора.

Фирма "Aiken" предлагает автолюбителям широкий спектр зарядных устройств высокого качества. В зависимости от параметров ЗУ стоимость колеблется от 1900-2000 рублей за модель "MCB12M" до 2500-2600 рублей за "MCB18M".

Известная итальянская фирма "Telwin" специализируется на производстве сварочных аппаратов и зарядных устройств. Продукция соответствует самым высоким стандартам качества. Стоимость самых простых моделей "Speed Start 1212" и "Alpine 18 Boost" составляет 2500-2700 рублей. Для профессионалов компания предлагает пуско-зарядные устройства "DYNAMIC 620 Start" и "Computer 48/2 ProF" за 11000-13500 рублей.

Калибр

Российская фирма "Калибр" выпускает несколько моделей приборов для обслуживания АКБ. Например, модель "ЗУ-100" подойдет для автолюбителей, как по параметрам, так и по цене (1700-1800 рублей). А модель "ПЗУ-2,0/12,0С" заинтересует работников СТО, стоимость этого пуско-зарядного устройства всего 6500-6600 рублей.

Ресанта

Пусковые устройства латышской фирмы "Ресанта" оснащаются встроенным аккумулятором, что позволяет пользоваться ими в качестве переносного источника тока. Цена модели ПУ-1 составляет всего 2300 рублей. "Ресанта ПУ-2" имеет больший пусковой ток (400 А), оснащается компрессором, фонарем и USB выходом. Стоимость этой модели 3600-3800 рублей.

Сорокин

Для обслуживания аккумуляторов с малой емкостью подойдут ЗУ "Сорокин". При максимальной силе тока 2 А "Сорокин 12.92" сможет заряжать АКБ емкостью до 40 А/ч. Цена такого устройства 970-1000 рублей.

Схема зарядного устройства

Простейшее зарядное устройство может собрать любой автолюбитель, умеющий пользоваться паяльником и отличающий трансформатор от конденсатора.

Простейшая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.

Для зарядки АКБ напряжением 12 В и емкостью 40-60 А/ч можно сделать компактное ЗУ. Для сборки понадобятся следующие детали:

• трансформатор мощностью 15-20 Вт, который понижает напряжение со 220 В до 12 В;
• диодный мост из 4 диодов (30 В, 1 А);
• светодиоды для сигнализации о включении приборов;
• резисторы;
• конденсаторы;
• амперметр (0-10 А) и вольтметр (0-25 В);
• тумблеры и переключатели;
• корпус (металлический или пластиковый).

Зарядное устройство будет долго и качественно работать только при заботливом и грамотном отношении автолюбителя к нему. У прибора должно быть свое место для хранения, предотвращающее накопление пыли, грязи и т.д. Особое внимание необходимо уделить вентиляционным отверстиям, чтобы не допустить перегрева ЗУ. Среди основных общих правил по эксплуатации необходимо выделить следующие:

• Напряжение и частота в сети гаража или дома должны соответствовать характеристикам, которые указаны на ЗУ.
• Перед подключением ЗУ к аккумулятору необходимо убедиться в чистоте выводов АКБ и присоединительных контактов ЗУ.
• Особое внимание уделить полярности подсоединения. Положительно заряженный провод ЗУ присоединяется к "+" аккумулятора. Отрицательный провод соответственно монтируется на "-".
• После включения ЗУ в сеть необходимо установить оптимальные параметры зарядки, ориентируясь на показания вольтметра и амперметра.
• Не отсоединять ЗУ от аккумулятора в процессе зарядки.
• Не запускать двигатель авто при подключенном зарядном устройстве.
• После полной зарядки сначала нужно выключить ЗУ, а затем отсоединить провода от АКБ.

Зарядное устройство является необходимым прибором для каждого владельца автомобиля. Потраченные деньги на приобретение этого прибора с лихвой окупятся длительной и безотказной работой аккумуляторной батареи. А использование пуско-зарядного устройства позволит завести автомобиль даже в самые морозные зимние дни.