Устройство эффективной зарядки: текущие испытания

Разработано и проходит испытания в электрохимической лаборатории компании «СВЭЛ энержи» устройство эффективной зарядки аккумуляторов («СВЭЛ-УЭЗ»), реализующее алгоритм снижения поляризационной составляющей внутреннего сопротивления химического источника тока. Его использование обеспечивает следующие преимущества:

• возможность зарядки аккумуляторов с водным электролитом до полной ёмкости без газообразования;
• увеличение рабочей поверхности активной массы аккумулятора при зарядке, благодаря чему уменьшается плотность разрядного тока и увеличивается энергия, снимаемая при разрядке.

В ходе испытаний свинцово-кислотных аккумуляторов ёмкостью 17 А•ч и 33 А•ч были получены следующие результаты:

• при заряде в течение 10 часов до напряжения 13.4В (что позволяет практически полностью исключить газообразование) и последующем разряде постоянным током в 2-х, 4-х и 20-часовом режимах (рис.1-4), снимаемая ёмкость составила, соответственно, 122.7%, 123% и 106% от ёмкости, приведенной в паспортных данных аккумулятора;
• при быстром заряде в течение 4 часов до напряжения 13.6В и последующем разряде постоянным током в 4-часовом режиме (рис.5) удаётся полностью снимать с аккумулятора ёмкость, переданную ему при заряде;
• реализован сверхбыстрый заряд аккумулятора в течение 1 часа; при последующем 2-часовом разряде аккумулятора постоянным током 0.35С снимается ёмкость, указанная производителем для режима 10-13-часового заряда (рис.6).

Макетный образец устройства имеет следующие характеристики: зарядное напряжение 9–16В, максимальный зарядный ток 20А, потребляемая мощность < 3 Вт, кпд 90-98% (в зависимости от зарядной мощности).

Испытания УЭЗ проводились путём заряда и последующего разряда свинцово-кислотных аккумуляторов Haze HZB12-33 (12В, 33А•ч) и CSB GP12170 (12В, 17А•ч).

В качестве источника питания при зарядке аккумуляторов использовался стабилизированный источник тока и напряжения Mastech HY3030E (максимальное выходное напряжение 30В, максимальный выходной ток 30А). Разрядка аккумуляторов осуществлялась на электронную нагрузку Актаком ATH 8301 (мощность нагрузки 0–350Вт, ток нагрузки 0–30А). Напряжения и токи контролировались с помощью цифрового мультиметра Fluke 187 и цифрового осциллографа Tektronics TDS 1012B.

Результаты испытаний по зарядке и разрядке свинцово-кислотных аккумуляторов (в графическом виде с текстовыми комментариями):

Рисунок 1. Разрядка свинцово-кислотного аккумулятора Haze HZB12-33 постоянным током 11.45А до конечного напряжения 9.9В (соответствует 2-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)

Рисунок 2. Разрядка свинцово-кислотного аккумулятора Haze HZB12-33 постоянным током 6.19А до конечного напряжения 10.2В (соответствует 4-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)

Рисунок 3. Разрядка свинцово-кислотного аккумулятора Haze HZB12-33 в режиме постоянной мощности 76.5Вт до конечного напряжения 10.2В (соответствует 4-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)

Рисунок 4. Разрядка свинцово-кислотного аккумулятора Haze HZB12-33 постоянным током 1.66А до конечного напряжения 10.2В (соответствует 20-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)

Рисунок 5. Быстрая зарядка свинцово-кислотного аккумулятора Haze HZB12-33 с помощью СВЭД-УЭЗ и последующая разрядка до конечного напряжения 10.2В (соответствует 4-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)

Рисунок 6. Сверхбыстрая зарядка свинцово-кислотного аккумулятора CSB12170 с помощью СВЭЛ-УЭЗ и последующая разрядка до конечного напряжения 9.9В током 5.92А (приблизительно соответствует 2-часовому режиму разрядки, приведённому в паспортных данных аккумулятора)