Akumuliatorių įkrovikliai 12V / 24V: technologijos ir principai

Šiuolaikiniai akumuliatorių įkrovikliai yra sudėtingi prietaisai, skirti efektyviam ir saugiam įvairių tipų akumuliatorių įkrovimui. Ypač aktualūs tampa automatiniai mikroprocesoriniai įkrovikliai, galintys dirbti tiek su 12V, tiek su 24V sistemomis. Tokie įrenginiai, kaip "Powermat PM-PM-30T", puikiai tinka tiek profesionaliems autoservisams, tiek namų ūkiui.

Įtampos palaikymo funkcija ir akumuliatoriaus ilgaamžiškumas

Modernūs įkrovikliai turi įtampos palaikymo funkciją, kuri yra labai svarbi akumuliatoriaus gyvavimo trukmei pratęsti. Įkraunant akumuliatorių žema srove, atstatoma jo tarnavimo trukmė, o pats akumuliatorius nuolat įkraunamas iki maksimalios įtampos vertės. Tai ypač svarbu, kai akumuliatorius ilgą laiką nenaudojamas arba yra linkęs į giliai išsikrovusią būklę.

Mikroprocesorinio įkrovimo technologija ir etapai

Pažangi mikroprocesorinė įkrovimo technologija leidžia įkrauti akumuliatorius iki 3 kartų greičiau nei įprasti prietaisai. Šie įkrovikliai gali įkrauti net ir giliai išsikrovusius akumuliatorius, kurių likutinė įtampa yra nuo 0,5V, užtikrinant maksimalų efektyvumą ir greitį.

Tokie įkrovikliai veikia keliais etapais, užtikrinant optimalų įkrovimo procesą:

1. Diagnostika: pirminis akumuliatoriaus būklės įvertinimas.
2. Desulfurizavimas: atpažįstamas sulfatuotas akumuliatorius ir pradedamas jo atstatymas.
3. Analizė: nuodugnesnė akumuliatoriaus būklės analizė.
4. Tolygi įjungimas: palaipsniui didinama įkrovimo srovė.
5. Pagrindinis įkrovimas: efektyvus akumuliatoriaus įkrovimas.
6. Baigiamasis įkrovimas: paskutinis įkrovimo etapas, siekiant pilnos talpos.
7. Analizė: galutinis akumuliatoriaus būklės patikrinimas.
8. Pulsas: palaikomas optimalus įkrovimo lygis pulsuojančia srove.

Įkrovimas išmaniuoju (SMART) arba greitu (FAST) režimu nereikalauja vartotojo dėmesio, nes visos programos, kontroliuojančios įkrovimo procesą, yra kruopščiai suprojektuotos atsižvelgiant į atitinkamus akumuliatorių tipus ir jų nominalią įtampą, kad būtų užtikrintas kuo tikslesnis įkrovimas. Kai akumuliatoriaus įtampa priartėja prie nominalios ir įkrovimo srovė tampa maža nustatytai srovei, įkroviklis pereina prie kintamo įkrovimo moduliavimo (floating charge modulation).

Universalumas ir pritaikomumas

Universalus 12V ir 24V starterinių akumuliatorių (šlapių, AGM/EFB, ličio) įkroviklis idealiai tinka 40-230 Ah talpos akumuliatorių techninei priežiūrai ir maitinimo įkrovimui. Įkrovimo srovė gali siekti 15A (12V) arba 10A (24V). Šis akumuliatorių pakrovėjas skirtas 12-24V švininiams akumuliatoriams su skystuoju elektrolitu įkrauti. Tokie įkrovikliai tinka lengviesiems automobiliams ir furgonams, tačiau netinka motociklams.

Lankstus pritaikymas ir akumuliatorių tipai

Priklausomai nuo situacijos, galima pasirinkti įvairius įkrovimo režimus:

• 12V
• 24V
• Maitinimo šaltinis (supply)
• Atjungimas (desulfation)
• Šaltis (cold mode)

Taip pat galima pasirinkti įvairius akumuliatorių tipus:

• Drėgnas (wet)
• AGM
• EFB (paleidimas/sustabdymas)
• Ličio (lithium)

Strom įkroviklis turi du įkrovos režimus: normalios įkrovos, kai reikia akumuliatorių įkrauti greičiau arba akumuliatorius yra didesnės talpos ir yra iškrautas, ir palaikomąją (tausojančią) įkrovą, kai reikia įkrauti dalinai įkrautą akumuliatorių arba mažesnės talpos akumuliatorių. Jungiklio pagalba lengvai nustatoma 12V arba 24V įkrovos įtampa.

Saugumas ir papildomos funkcijos

Didžiausias saugumas užtikrinamas dėl apsaugos nuo perkrovos, atvirkštinio poliškumo, įtampos šuolių ir kitų galimų pavojų. Įkroviklis turi apsaugą nuo perkaitimo - aptikus perkaitimą, įkroviklis sumažins įkrovimo srovę ir netgi visiškai išsijungs. Kai įkroviklio temperatūra viršija 150°C, įkroviklis nustoja krauti. Apsauga nuo trumpojo jungimo automatiškai suveiks, kai grandinėje įvyks trumpasis jungimas. Apsauga nuo atvirkštinio sujungimo: jei gnybtai (+/-) per klaidą prijungti atvirkščiai, įkroviklis įspės jus pertraukiamais ilgais pyptelėjimais. Funkcija BOOST padeda užvesti variklį, jei akumuliatorius yra visiškai išsikrovęs. Tai ypač naudinga ekstremaliose situacijose, kai reikia greitai paleisti automobilį.

Techninės specifikacijos ir galimybės

Įkroviklis gali dirbti su 12V ir 24V akumuliatoriais, maksimali srovė siekia 30A, o rekomenduojama akumuliatoriaus talpa yra nuo 60 iki 250 Ah. Tokie parametrai leidžia efektyviai krauti didelės talpos akumuliatorius. Stiprūs polių gnybtai užtikrina optimalų kontaktą su akumuliatoriaus poliais. Įkrovimo proceso progresą galima stebėti įmontuotame ampermetre. Įkrovimo parametrų rodymas leidžia papildomai patikrinti akumuliatoriaus būklę. Didelis ekranas informuoja apie dabartinę srovę, įkrovimo režimą ir dabartinę akumuliatoriaus įtampą. Šis įkroviklis yra pirmasis rinkoje esantis akumuliatorių įkroviklis, pagamintas pagal PWM technologiją ir turintis mikroprocesoriaus valdymo sistemą su galimybe įkrauti 12 ir 24 V akumuliatorius. PWM (angl. Pulse-Width Modulation) - tai srovės ar įtampos signalo reguliavimo metodas, turintis pastovią amplitudę ir dažnį, kurį sudaro signalo veikimo ciklo keitimas.

Akumuliatoriaus krovimo niuansai ir senesnės technologijos

Nors kai kurie senesni įkrovikliai veikia kaip paprasti transformatoriai ir neturi "stabilizavimo" schemos, modernūs prietaisai yra kur kas sudėtingesni. Paprasti įtampos šaltiniai dažnai turi atvirkštinę charakteristiką, o tai gali sukelti problemas. Siekiant užtikrinti optimalią 13,8V įtampą, gali būti naudojamas LATR'as (laboratorinis transformatorius su reguliuojama išėjimo įtampa) arba 13,8V stabilizatorius. Taip pat galima naudoti nuosekliai prijungtą halogeninę lemputę, stebint, kad įtampa neviršytų 13,8V.

Senesniems įkrovikliams būdingas per didelis įšilimas ir galimybė netikėtai sugesti, net ir budinčio krovimo režimu. Tai gali sukelti akumuliatoriaus išsipūtimą ir rūgšties išsiliejimą. Dažnai tokie akumuliatoriai nebepriima krovimo srovės, nepriklausomai nuo įtampos. Todėl svarbu stebėti krovimo procesą ir įvertinti akumuliatoriaus nusidėvėjimo laipsnį. Internete aptinkamos tipinės, 20 amžiaus, schemos: didelis transformatorius, diodų tiltelis, kažkoks tranzistorius, ant kurio sodinama perteklinė galia, ir akumuliatorius.

Teisingas švino akumuliatorių krovimas

Teisingas akumuliatoriaus krovimas susideda iš kelių etapų: pasiruošimas, krovimas apribojant srovę ir palaikomasis krovimas apribojant įtampą. Ant kai kurių želinių akumuliatorių (12V 7.5Ah) net parašyta, kad maksimali krovimo srovė 2.25A, maksimali palaikymo įtampa 13.6-13.8V. Dar yra “ciklinio” naudojimo įtampa 14.5-14.9V. „Paruošimo“ režimas yra skirtas giliai iškrautiems akumuliatoriams, kad nebūtų per daug traumuojamas.

Šiuolaikinis pakrovėjas turi būti kompaktiškas, ekonomiškas, automatinis ir atsparus neteisingam naudojimui. Tokius kriterijus atitinka beveik bet koks šiuolaikinis impulsinis maitinimo šaltinis.

Schema naudojant LCD monitoriaus maitinimo bloką

Kaip konstrukcijos pagrindą galima panaudoti kažkokio LCD monitoriaus maitblokį. Maitblokis padarytas naudojant Fairchild Semiconductors FAN7601 mikroschemą ir išorinį raktą. Schema yra tipinė, tokia pati, kaip ir Application note AN4129, su nedideliais pakeitimais, padarytais tame LCD monitoriuje. Detalės nupaišytos mėlyna ir raudona spalva nesumontuotos. Raudonomis strėlėmis pažymėtos detalės yra įdomesnės. R107 (originalioje schemoje 0.5 omo) apriboja srovę per MOSFET raktą. Du rezistoriai R204 ir R205 nustato išėjimo įtampą. Transformatorius yra pati sudėtingiausia detalė. Nors tinka transformatorius iš LCD monitoriaus, galima jį iš dalies išvynioti. Vyniojant transformatorių labai svarbu nesupainioti apvijų pradžias su pabaigomis. Transformatoriaus pirminė apvija turi 15+15 vijų. Apvijos skeltos į dvi sekcijas. Antrinė apvija turi 7 vijas. Mikroschemos maitinimo apvija (NVcc) taip pat turi 7 vijas. (Beje, tokie koeficientai yra visuose išardytuose kompiuterių maitblokuose). Pakrovėjas pradeda veikti maždaug nuo 20V maitinimo, tačiau prie tokios įtampos pakrovėjas yra nenaudingas. Tačiau jau maždaug prie 90V viskas jau normaliai veikia. Taigi, įėjimo įtampa gali kisti nuo 100V iki kokių 250V (AC/DC). Į akumuliatorių tekančią srovę galima apriboti dviem metodais: pirma, tai statyti šuntą, papildomą optroną ir padaryti atgalinį ryšį (feedback). Kitas metodas - pasinaudoti raktinio tranzistoriaus apsauga - R107 rezistorius apriboja srovę per MOSFET. Taip gaunasi gana kompaktiškas prietaisiukas. Tokio dydžio transformatorius laisvai gali išpumpuoti apie 50W. O jei paimti didesnį transformatorių, 60-100W nėra riba.

Temperatūros įtaka akumuliatorių veikimui

Didžiausią įtaką akumuliatoriaus veiklai turi temperatūra. Kai oras atšąla iki minus 20-25⁰C, bet kuris akumuliatorius patirs papildomą apkrovą, kuri sutrumpins jo veikimo laiką. Orui atšalus iki -20⁰C, tirštėja elektrolitas, sulėtėja energijos gamybai reikalinga cheminė reakcija ir prastėja akumuliatoriaus pajėgumas. Taip pat tirštėja ir variklyje esantis tepalas, todėl užvesti transporto priemonę tampa sunkiau. Temperatūrai nukritus iki 0⁰C, akumuliatorius praranda apie 35% galios, o jei temperatūra krenta toliau, galia mažėja dar 50%. Esant žemai temperatūrai užvedamas variklis naudoja daugiau elektros energijos. Būtent dėl to žiemą akumuliatoriai kelia daugiausia problemų.

tags: #akumuliatoriaus #pakrovejas #12 #24 #v #jungiklio