Импульсный заряд аккумулятора

[Kass 6]

Друзья, давайте в отрыве от существующих зарядных устройств (ЗУ) обсудим алгоритмы заряда аккумуляторов, отличающиеся от стандартных СС/CV. Тема сугубо для тех, кого интересует теория и исследования. Хочется обсудить именно алгоритмы и результаты.

 

Предлагаю совместными усилиями выработать наиболее эффективный алгоритм заряда новых и старых аккумуляторов (воскрешение трупов лишь как побочный эффект). Можно предлагать, размышлять, экспериментировать, выкладывая идеи и результаты. На чеми как делать потом ЗУ, это не важно. Кому на чем удобнее. Я буду экспериментировать на ПЛК.

 

Ну и начну выкладывать свои эксперименты, надеюсь народ подхватит.

 

Я многие годы заряжал аккумуляторы комбинированным способом, CC/CV, и по достижении определенного порога (14.2-14.8 в зависимости от типа) переводил на добивку импульсами ("качели" или "моргалки", как их назвали позднее). Ну просто обратил как то давно внимание, что если по окончании зарядки, когда ток в CV упал до минимума, отключить ЗУ, а потом подключить, то проходит импульс тока, который выше, чем через секунду. Подключаяи отключая руками увидел, что аккумулято готов брать еще ток без какого либо кипения, и плотность и отдаваемая емкость повышается. Потому взял контроллер (ПЛК), и быстренько написал ему алгоритм, который переводит автоматом АКБ на добивку. Сейчас глянул на первый контроллер, он 2003 года. В общем давно это было. Потом как то заменил ЗУ, используемое в качестве источника, на импульсное, которое фактически выдает не постоянное напряжение и ток, а импульсы ШИМ. Результат стал еще лучше.

 

В принципе все было нормально, аккумуляторы служили долго, но потом вычитал статьи про импульсный заряд,где речь шла не о килогерцах, а о периодах в секунды. В ходе обсуждения мне посоветовали попробовать заряжать с паузами (к примеру 2 сек через 120 сек заряда). Не проблема. Несколько минут на внесение пауз в алгоритм и поставил на КТЦ аккумулятор, который хорошо знал (95 Ач). НРЦ было 12.94В, плотность 1.24-1.26. Он хоть и старичок, 8  лет, но при разряде до 11.5 В отдал 73 Ач. Еслиразряжать до положенных 10.8, то отдал бы наверное процентов 70-80 своей номинальной емкости.

 

После заряда с паузами 120/2 он взял порядка 78 Ач, то есть более отданного, вилкой нагрузочной не просаживался ниже 11.5 В (до этого просаживался до 11), но плотность оказалось крайне низкой, 1.17-1.18. После отстоя в неделю плотность не повысилась, НРЦ 12.89 В. Не ожидалтакого эффекта. Эффект бесспорно есть, но несколько странный. Если аккумулятор зарядился, внутреннее сопротивление уменьшилось, нагрузку держит, НРЦ говорит о полном заряде, а плотности нет. 

 

Взял другой аккумулятор, тоже 95Ач, но немного другой. Так же плотность ранее была 1.25-1.27. Зарядил его с такими же паузами и результат повторился. Аккумулятор полностью заряжен, но плотность 1.18-1.20. Двое суток на добивке (качели 14.4/13.4) и 1.20-1.22. В общем с плотностью беда. И если для ИБП на плотность можно не обращать внимания, то для автомобиля, эксплуатируемого в морозы не обращать внимания нельзя.

 

Тут коллеги уже писали об эффекте расслоения  электролита. Вполне возможно.Какие идеи, как этого избежать?

[Kass 6]

Так же можно поэкспериментировать над ШИМ зарядом.

 

Описание идеи тут: http://www.solarhome.ru/control/pwm/why_pwm_chargers.htm

 

Идея в принципе не нова, и практически все современные ЗУ используют ныне ШИМ регулирование, однако для снижения массо-габаритных показателей используется довольно высокая частота, единицы или сотни килогерц. Тут видимо предлагается гораздо более низкие частоты следования импульсов. В принципе написать алгоритм заряда ШИМ с периодами в секунды дело десяти минут. Можно поэкспериментировать. У кого какие мысли относительно оптимального периода импульсов?

[Олег. 24]

Мысли такие.... ( все ИМХО)

 

За пример -  известное ЗУ...

 

Во время заряда, на перемычке возникает  полоса электролиза, т.е  наступает движущийся  резонанс напряжений.(?) 

Резонанс наступает при модуляции  высокой частоты... 

 

При модуляции около 30Гц, я ни разу не замечал такого эффекта даже при токе около 15А.

 

Изменено 5 июня 2017 пользователем Олег.

[Alek-3aaa 51]

@Олег.,

 

Вы привели видео , как "кипит" АКБ при заряде ЗУСом.... хотя пользователи это зарядного устройства и покупали его , чтобы не кипятить АКБ.

 

@Kass,

 

В ходе любого заряда (ИХМО) происходит расслоение электролита , тут надо ставить вопрос какой способ заряда в конечной стадии перемешивает электролит в  банках АКБ.

Изменено 6 июня 2017 пользователем Alek-3aaa

[Vasek555 4 371]

 

 

тут надо ставить вопрос какой способ заряда в конечной стадии перемешивает электролит в банках АКБ.

Кипячение лучше всего)))  Но естественно не долго

[Олег. 24]

@Олег.,

 

Вы привели видео , как "кипит" АКБ при заряде ЗУСом.... хотя пользователи это зарядного устройства и покупали его , чтобы не кипятить АКБ.

 

 

 

 Добиться отсутствия кипения при импульсном заряде - не проблема.  Дело в другом....Я не вижу, чтобы кипел  весь аккумулятор...  Электролиз идет полосой по перемычке...  Значит только в  месте  электролиза , возникает пик  напряжения ( тока) , убирающий сульфатацию... Батарея полностью не кипит., а ток большой....    Как можно добиться такого   эффекта?

[Kass 6]

 

 

Во время заряда, на перемычке возникает  полоса электролиза, т.е  наступает движущийся  резонанс напряжений.(?)  Резонанс наступает при модуляции  высокой частоты... 

 

Это видео так называемых «волшебных пузырьков» зуса. Я тут в другой теме уже описывал исследование их последствий. На разрядной характеристике был отчетливый провал в период, когда работала активная масса, сформированная этими импульсами. Возможно их можно использовать сугубо для десульфатации, а не для заряда, но таких экспериментов я пока не проводил.

 

 

 

В ходе любого заряда (ИХМО) происходит расслоение электролита , тут надо ставить вопрос какой способ заряда в конечной стадии перемешивает электролит в  банках АКБ.

 

Ну о такой гипотезе я не раз уже прочитал, и для ее проверки оставил тестовый аккумулятор, и не стал разряжать и заряжать нормально. Он отстаивался больше недели, и периодически я его качал из стороны в сторону. Никаких изменений. Плотность ни сколько не увеличилась. Поэтому предположу, что это не совсем расслоение. Такое ощущение, что кислота каким то образом связана в электролите. Но чем? Возможно ли, что в таком режиме имеет место какая то побочная химическая реакция, которая как то связывает кислотный остаток, образуя легко распадающееся при разряде вещество? 

[Kass 6]

 

 

Батарея полностью не кипит., а ток большой....    Как можно добиться такого   эффекта?

 

Я добился их импульсами 200 мс током 20 А на АКБ 95 Ач. Получался один в один этот эффект. 

[Олег. 24]

От импульсов частотой всего  5Гц и токе в 20А ,  не  начался сильный электролиз на пластинах а был только на перемычках? ( какая скважность ?)

 

В Вашем случае, электролиз тоже двигался полосой,  эффект  появился  на фиксированной  частоте?

[Kass 6]

 

 

От импульсов частотой всего  5Гц и токе в 20А ,  не  начался сильный электролиз на пластинах а был только на перемычках? ( какая скважность ?)

 

Нет, не 5 кГц, а меньше. Период 20 сек, а заполнение 1%. 

 

 

 

В Вашем случае, электролиз тоже двигался полосой,  эффект  появился  на фиксированной  частоте?

 

Эффект визуально один в один. Я пробовал менять период, заполнение, не заметил частотной зависимости. Этот эффект возникает сразу после импульса. Думаю что после, буквально из-за инертности системы. 

 

Еще нужно учесть, что в качестве источника использовался не источник постоянного тока в прямом смысле этого слова, а импульсное ЗУ CC/CV, имеющее на выходе импульсы порядка 2 кГц, модулированные импульсами 100 Гц. На этом источнике и был выставлен ток 20А с ограничением по напряжению то ли 16, то ли 19В, сейчас не могу сказать точно, ибо на работе нет этих данных. 

 

Тут идея собственно в чем. Что ограничивает нам напряжение источника? Электролиз. Так вот если ток давать короткими импульсами, то реакция электролиза не успевает начаться. Обычно я в своей практике использовал импульсы не более 0.1С с ограничением их амплитуды по напряжению в 14,6 В. При этом такого эффекта с пузырьками не наблюдалось. Вообще нет никаких пузырьков. Но долбить такими импульсами нужно довольно долго до полного заряда. Увидев это видео рядом с осциллограммой импульсов, которые в тот момент вызывали этот эффект, я поставил опыт и получил их при описанных выше параметрах. Эффект при разряде был не совсем понятен, но скорее всего отрицательный. Лог в графическом виде я выкладывал. Возможно этот режим будет иметь смысл на сильно сульфатированной батарее. Нужно будет попробовать.

[Kass 6]

 

 

Взял другой аккумулятор, тоже 95Ач, но немного другой. Так же плотность ранее была 1.25-1.27. Зарядил его с такими же паузами и результат повторился. Аккумулятор полностью заряжен, но плотность 1.18-1.20. Двое суток на добивке (качели 14.4/13.4) и 1.20-1.22. В общем с плотностью беда. И если для ИБП на плотность можно не обращать внимания, то для автомобиля, эксплуатируемого в морозы не обращать внимания нельзя.

 

Двое суток стоит на добивке импульсами 200 мс через 20 сек. Плотность набрал немного, 1.22-1.25. То есть прогресс есть, но очень медленный, ибо за такие короткие импульсы за двое суток удалось втолкнуть что то порядка 13 Ач. Понаблюдаю еще пару дней, и попробую поставить на КТЦ. Интересно, какую емкость он отдаст.

[Игорь1 0]

У меня тоже "так" было. Правда я выставил цикл китайского таймера: 60 сек заряд - 20 сек разряд на лампу. Измеряю через 6 часов плотность, а вместо изначальных 1,24 г/см3 вижу 1,20 г/см3. Я в шоке. Потом пригляделся к шкале денсиметра, а у него бумага как-то потемнела. Вставляю запасной и о,чудо, плотность 1,28 г/см3 при тех же + 40 градусов Цельсия. Вот и все чудеса.