Алгоритм заряда аккумулятора

[ymv]

Господа, такая задача: требуется реализовать заряд (подзаряд) аккумулятора в некоем устройстве на микроконтроллере. 
Нагуглил кучу инфы, где-то одно другому противоречит, где-то недосказано. Соответственно прошу совета у тех, кто реально сталкивался.

Итак, имеется некий девайс на микроконтроллере с резервным питанием в виде аккумулятора 12В 1.2Ач - по видимости гелевый, какой стоит в УПСах и т.п.
Для заряда сделан стабилизатор тока с возможностью включения/отключения микроконтроллером. Также возможно варьирование среднего тока ШИМом.
Ток 10% от номинальной емкости.

Пока имеем следующий алгоритм:
1) Если напряжение аккумулятора ниже 11.5В (порог задан достаточно произвольно), а устройство работает от сети, начинается заряд.
2) На первом этапе заряд идёт импульсным током со скважностью 2, то есть 5% от номинальной ёмкости. Этот этап завершается, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 12В (под током заряда).
3) Далее заряжаем постоянным током 10% от номинальной ёмкости до напряжения 14.6В под током заряда и отключаем зарядку.

   Вопросы:
1) Всё ли правильно и почему? Мне пока не нравится, что заряд идёт медленно (более 10 часов точно).
2) Нужен ли режим поддержки заряда? Не сократит ли он время работы аккумулятора? Как правильно его реализовать?

Изменено 10 августа, 2021 пользователем ymv

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Lexter]

1 час назад, ymv сказал:

Мне пока не нравится, что заряд идёт медленно (более 10 часов точно).

Ток 0,1 от С. Полная ёмкость - за 10 часов. Вам не нравится арифметика?

 

1 час назад, ymv сказал:

На первом этапе заряд идёт импульсным током со скважностью 2, то есть 5% от номинальной ёмкости.

Это вы откуда взяли?  Из "нагугленной инфы"?

Попробуйте почитать документацию от производителей аккумуляторов. Даташиты на аккумуляторы в сети есть. По крайней мере у известных производителей. Там про допустимые режимы заряда всё написано. С графиками-картинками.

 

1 час назад, ymv сказал:

Нужен ли режим поддержки заряда? Не сократит ли он время работы аккумулятора? Как правильно его реализовать?

Это называется "буферный режим", он же "поддерживающий заряд", он же "постоянный подзаряд". Есть серии аккумуляторов, специально под него "заточенные". В документации про этот режим тоже всё написано. Для "гелевых" 12-вольтовых обычно это ограничение напряжения на уровне 13,55 В и, естественно, ограничение тока. Допустимый уровень тока тоже указан в даташитах.

Ну и про 10 часов... "Стандартное" время заряда свинцового аккумулятора - 14 часов. Это как раз те самые 10 часов током по 0,1 С плюс тепловые потери на "химию". Нужно быстрее - есть режимы ускоренного заряда. Для разных серий аккумуляторов они разные. Но в документации и про них есть.

Вот вам даташит, где всё это есть, и даже описаны алгоритмы зарядных устройств:

instr_ventura.pdf

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[ymv]

18 минут назад, Lexter сказал:

>Это вы откуда взяли?  Из "нагугленной инфы"?

Да. Правда, это написано по обычным кислотным аккумуляторам. Типа если разряжен сильно, начинать заряд надо током сильно меньшим 10% емкости.
В любом случае от меньшего тока ему не поплохеет, да и на этом этапе заряд идёт быстро.

По даташиту вашему вопрос. Там все напряжения приведены на элемент аккумулятора, например:

"6.2.1. Поддерживающий заряд
Напряжение постоянного подзаряда прикладывается к выводам батареи и при температуре 25°С должно поддерживаться на уровне (2,275 Вольт х количество последовательно соединенных элементов) с точностью ±1%, то есть в диапазоне 2,25-2,30 В/эл"

Сколько там элементов? Если 6, тогда получается 2.25*6=13.5, в то время как номинальное напряжение акума 12.6.
Впрочем, это написано применительно к методу заряда напряжением, у меня же заряд током. Схему усложнять сильно неохота, думаю как делать "поддерживающий заряд" током, до какого напряжения. 12.6?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Lexter]

18 минут назад, ymv сказал:

Если 6, тогда получается 2.25*6=13.5

Да, в 12-вольтовом свинцово-кислотном аккумуляторе последовательно соединено 6 банок.

19 минут назад, ymv сказал:

... до какого напряжения.

В даташите написано. У разных серий аккумуляторов отличается, от 13,5 до 13,8. Кроме того, довольно прилично зависит от температуры.

[ymv]

5 минут назад, Lexter сказал:

В даташите написано. У разных серий аккумуляторов отличается, от 13,5 до 13,8. Кроме того, довольно прилично зависит от температуры.

Я имел в виду в режиме поддерживающего заряда. И в случае, если подзаряжать буду не напряжением, а током. Если номинал акума 12.6, то постоянно на нём держать 13.5В не много ли будет?

[ummagumma]

там прям на акуме же должно быть написано stanby mode 13.5...13.8v. про зарядку акума напряжением смешно звучит. вся электрохимия это следствие протекания тока через акум

[ymv]

22 минуты назад, ummagumma сказал:

там прям на акуме же должно быть написано stanby mode 13.5...13.8v. про зарядку акума напряжением смешно звучит. вся электрохимия это следствие протекания тока через акум

Не написано.  Написано "Float 13.5...13.8V". Как сейчас понял, это тоже самое.
По поводу зарядки напряжением - во всех мануалах 2 метода зарядки: напряжением и током. Ток понятно течёт всегда, но ведёт себя по разному: в первом случае напряжение постоянно, а ток убывает во время зарядки (разность потенциалов по мере зарядки убывает), во втором случае ток постоянен, а напряжение на акуме растёт по мере зарядки.

Ну ладно. То есть можно держать на заряженном акуме напряжение 13.5-13.8, и ничего ему не будет. В принципе на автомобильном акуме так и происходит (как пример) и ничего ему не делается - работает по 4 года.

[ummagumma]

44 минуты назад, ymv сказал:

это тоже самое

еще там расписаны два режима заряда standby и cycle: в первом случае акум это буфер между нагрузкой и источником +13,5...13,8в. от источника он заряжается через резистор с таким номиналом, чтоб начальный зарядный ток не превышал приблизительно 1/3 от емкости. второй режим cycle это заряд стабильным током  не более 1/3 емкости до напряженья 14,1...14,4в и переход в режим standby c напряжением источника +13,5...13,8в.

на автоакумах напряжение поболее 14,1...14,5в в зависимости от температуры таблэтки в генераторе. там и акумы с жидким лектролитом и емкость поболе раз в 60 минимум

[IMXO]

3 часа назад, ymv сказал:

1) Всё ли правильно и почему? Мне пока не нравится, что заряд идёт медленно (более 10 часов точно).

не совсем , почему ответ написан на самом АКБ
 

Скрытый текст

 

если речь идет выжать из АКБ максимальный срок жизни и циклов заряд/разряд, к алгоритму вопросов нет

если юзать УПС  где стоит задача максимально в короткий срок зарядить АКБ и уложится в 5..7часов алгоритм овно

все проще :
ограничение тока в начале и в процессе заряда = initial current (обычно 0,3С емкости АКБ)
ограничение напряжения в конце заряда с постоянной подпиткой током 0,01С = Cycle use (по нижнему приделу)
блокировка по температуре корпуса  = 55..60С
фсЁ!
ЗЫ для всего этого  МК не нужен , все это делается на одном стабилизаторе .

[Lexter]

8 минут назад, IMXO сказал:

все это делается на одном стабилизаторе .

А можно не заморачиваясь купить за доллар готовую платку. Дешевле и функциональнее сегодня вряд ли сделаешь.

[IMXO]

ну так я примерно о том же... на плате ШИМка и мосфет к нему = стаб.

[Lexter]

5 часов назад, IMXO сказал:

на плате ШИМка и мосфет к нему

И ещё контроллер с зашитым алгоритмом заряда свинцово-кислотных 12-вольтовых. 
 

Цитата

 

Контроллер заряда аккумулятора ИБП 12 В

Модуль зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В. Система защищает заряжаемый аккумулятор от чрезмерной перезарядки. Его также можно использовать в качестве резервного преобразователя напряжения в ИБП. Широкий диапазон питающего напряжения от 15 до 28В постоянного тока. Конвертер может заряжать аккумуляторы до 1000 Ач с максимальным зарядным током 3 А. В системе используется несколько защит, таких как: защита от перезаряда, защита от перегрузки по току и защита от перенапряжения аккумулятора. Модуль также обеспечивает автоматическое кондиционирование глубоко разряженных аккумуляторов. Капельная зарядка чаще всего используется в источниках бесперебойного питания, где разряд аккумулятора случается редко. Во время непрерывной зарядки зарядное устройство, аккумулятор и нагрузка подключаются параллельно. Зарядное устройство работает от обычной сети, которая подает ток на нагрузку во время работы. На модуле есть индикатор зарядки (светодиод).

технические данные:

• контроллер - контроллер зарядки аккумулятора 12В
• напряжение питания: 15-28 В постоянного тока
• рекомендуемое напряжение питания: от 16 В до 25 В постоянного тока
• модуль для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов 12В

► верхнее предельное напряжение: 14,8 В

► Напряжение непрерывной зарядки 13,55 В

• максимальный ток зарядки: 3А
• потребление тока модулем: 1,8 мА
• высокая частота переключения: 300 кГц
• защита от перегрузки
• защита от сверхтока
• автоматическое кондиционирование глубоко разряженных аккумуляторов

• автоматическое кондиционирование глубоко разряженных аккумуляторов
• автоматическая зарядка
• индикатор зарядки - светодиод
• защита от перенапряжения аккумулятора
• разъемы: клеммная колодка АРК для прикручивания проводов
• пайка не требуется
• рабочая температура: -40 ~ + 85ºC
• размеры: 46 х 20 мм
• максимальная емкость аккумулятора: 1000 Ач

 

 

[m-60]

Обнаружил в своей куче железяк ,,батарейку,,  снятую лет 8-10назад с неисправного блока монитора (унифицированнной системы управления  тепловозной автоматики) .. само собой разумеется -  сделанной в США однако батарейка - сделана в Израиле...

Так вот, за это время ни один вольт, *****, не пропал.

[m-60]

вот 

хде патриоты православнутые?

[Lexter]

6 часов назад, m-60 сказал:

вот

Это вы к чему? Вы название темы читали?