Формовка аккумуляторных батарей что это

Формовка аккумуляторных батарей

Новые аккумуляторные батареи обычно поставляются в разряженном или немного заряженном состоянии. Если батареи долго пролежали на складе, то степень их разряда может оказаться глубокой и включение КПК от батарей окончится неудачей — он просто не включится.

В этом случае, а также если батареи подпорчены эффектом памяти, следует предпринять три-четыре восстановительных цикла заряда — полного разряда и затем полного заряда. Этот таинственный процесс называют формовкой батареи. Формовка нужна для батарей любого типа — даже литий-ионных и литий-полимерных. Признаком успешной формовки является замедление роста времени разряда батарей после их полного разряда.

Для формовки включите КПК с установленной батареей и подключенным сетевым адаптером в сеть и проведите первый цикл заряда батареи. При сильно разряженной батарее он может оказаться более длительным, чем нормальное время заряда батареи. Рекомендуется проследить за зарядом и записать время заряда.

Затем, после полного заряда батареи, отключите сетевой адаптер от сети, перейдите на батарейное питание и включите КПК. Установите нормальный режим его работы — например прослушивание музыки или просмотр видеофильма. Можете использовать предоставленное вам время для освоения работы текстового или графического редактора. Не выключая КПК дождитесь появления сигнала об окончании заряда батареи. Можно дождаться и автоматического выключения КПК. Запишите время, в течение которого КПК работал.

Повторите цикл заряда-разряда батареи 3—4 раза. Посмотрите на запись времен заряда и разряда. Время заряда будет постепенно уменьшаться, а время разряда — напротив, возрастать. Формовку можно считать законченной, когда изменение времен заряда и разряда батареи практически перестало изменяться в пределах примерно 5 %. В последующем рекомендуется время от времени (например, раз в квартал) повторять формовку, задавая 2—3 цикла заряда/разряда батареи.

После проведения формовки вам станет ясно, сколько времени вы можете использовать КПК при питании от батареи. Это время ориентировочно должно соответствовать времени, которое указано в технических характеристиках КПК. Учтите, что оно может зависеть от характера работы — при использовании текстового процессора оно будет меньше, чем при просмотре видеофильма или проигрывании музыки.

Рекомендуем читателям итернет-магазин ManyPhone, в котором можно купить iPhone по очень выгодной цене. Нужно отметить что основной специализацией магазина являются продукты Apple, так что, там есть также плееры и планшеты.

Дополнительные материалы:

4 комментария

В статье при описании работы с аккумулятором имеется аббревиатура КПК — что она означает? В любой статье если имеется ссылка на аббревиатуру, то нужно после первого использования ее в тексте описывать, что она означает. Чувствуется, что статью писал не грамотный человек. И как такой статье верить?

Тебе не стыдно такое не знать? Или тебе 5 лет? КПК- карманный персональный компьютер. Это как СССР — все должны это знать.

Источник

Формировка автомобильных стартерных аккумуляторов

Использование устройства эффективной зарядки «СВЭЛ энержи» в процессе начальной формировки стартерных автомобильных АКБ позволяет в три раза снизить энергозатраты и обеспечить очень малый уровень газовыделения, а также существенно улучшает зарядно-разрядные характеристики АКБ.

Эксперименты по формировке свинцово-кислотных аккумуляторных батарей «Зверь 77» и испытания их зарядно-разрядных характеристик.

В течение апреля-июня 2012 г. в лаборатории ООО «СВЭЛ энержи» проводились эксперименты по формировке стартёрных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ) с помощью устройства эффективной зарядки аккумуляторов «СВЭЛ-УЭЗ». Для экспериментов были выбраны три неотформированных АКБ «Зверь» с намазными пластинами паспортной ёмкостью 77 Ач, производства Свирского аккумуляторного завода.

Заводские ТУ предусматривают следующий режим формировки АКБ «Зверь 77»:

Эксперименты по формировке АКБ «Зверь 77» с применением устройства «СВЭЛ-УЭЗ» проводились следующим образом:

По результатам экспериментов могут быть сделаны следующие выводы:

1. При использовании устройства СВЭЛ-УЭЗ для формировки АКБ «Зверь» паспортной емкостью 77 Ач процесс формировки характеризуется:

2. В результате формировки достигается существенное улучшение структуры активной массы АКБ и увеличивается эффективная площадь ее поверхности. Следствием этого являются:

3. При оптимальном выборе режима формировки и работы УЭЗ, полная емкость АКБ, снимаемая в первом разрядном цикле (непосредственно после формировки), оказывается близка к паспортной емкости АКБ;

4. Полная емкость, снимаемая с АКБ в последующих зарядно-разрядных циклах (в типовом режиме, без использования устройства СВЭЛ-УЭЗ), в среднем, превышает его паспортную емкость на 5–10%;

5. Полная разрядная емкость, снятая с АКБ №1, составила >75 Ач сразу после формировки и 77-78 Ач в 3-4 зарядно-разрядных циклах;

6. Полная разрядная емкость, снятая с АКБ №2, составила >62 Ач сразу после формировки, >80 Ач в 4-6 зарядно-разрядных циклах, до 88 Ач в 10-12 циклах и >82 Ач в 20-м цикле;

7. Полная разрядная емкость, снятая с АКБ №3, составила >72 Ач сразу после формировки, 82-84 Ач в 3-6 зарядно-разрядных циклах и до 85 Ач в 13-м цикле;

8. Полная разрядная емкость АКБ может быть повышена на 15–20% по сравнению с паспортной. Необходимым условием этого является оптимизация режима формировки и характеристик электролита (объемной плотности и массы);

9. Использование устройства СВЭЛ-УЭЗ в процессе формировки АКБ с уменьшенным на 15% количеством активной массы (меньшее количество пластин в наборе с соответствующем увеличении объема электролита) может обеспечить значительную экономию свинца при сохранении паспортных зарядно-разрядных характеристик АКБ.

В связи с необходимостью проведения большого числа разноплановых экспериментов по отработке технологии формировки АКБ, при ограниченном количестве имевшихся в наличии неотформированных АКБ, мы отказались от стандартных (в соответствии с ГОСТ Р53165-2008) ресурсных испытаний. Рабочий ресурс сформированных АКБ может быть оценен по изменению их зарядно-разрядных характеристик. Всего было выполнено 25 циклов зарядки/разрядки АКБ №2 и 15 циклов зарядки/разрядки АКБ №3. По их результатам не зафиксировано признаков деградации АКБ. Полная снимаемая емкость, достигнув своего максимума примерно к 8-10 циклу, далее снижалась незначительно и на 5-10% превышала паспортную. При этом, следует учесть, что АКБ находились в гораздо более «жестких» условиях работы (очень глубокая, почти 100% разрядка в каждом цикле), чем те, в которых проводятся заводские ресурсные испытания АКБ данного типа. Кроме того, рабочий ресурс негерметизированных АКБ «Зверь» составляет не более 50 циклов. Следовательно, использование технологии «СВЭЛ энержи», как минимум, не ухудшает ресурс свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.

Подводя итог вышеизложенному, можно констатировать, что применение устройства СВЭЛ-УЭЗ в процессе формировки аккумуляторных батарей обеспечивает следующие преимущества:

Источник

Формовка аккумуляторных батарей

Заводы-изготовители аккумуляторных батарей обычно поставляют свои изделия в разряженном или слабо заряженном виде. Кроме того, если аккумуляторы долгое время не эксплуатировались, степень из разряда может оказаться очень глубокой. В этих случаях, прежде чем использовать аккумуляторные батареи, их необходимо привести в рабочее состояние, то есть осуществить их формовку.

Формовка нужна для батарей любого типа — даже литий-ионных и литий-полимерных. Признаком успешной формовки аккумулятора является замедление роста его времени разряда после его полного заряда.

Формовка пластин аккумулятора является важной стадией в процессе его изготовления. В процессе формовки происходят реакции разрядки и перезарядки батареи за счет электрохимического превращения активного вещества. Поскольку, пластины аккумулятора содержат эти вещества, происходит процесс преобразования химической энергии в электрическую и наоборот.

Для того, чтобы сделать пластины активными, их подвергают формовке, превращающей неактивные оксиды и сульфаты свинца в металлические, которые являются активными.

По существу, формовкой является зарядка пластин противоположной полярности в электролите, посредством постоянного электрического тока. Данную процедуру можно проделывать как до, так и после сборки пластин в батарею.

Формовочный заряд батареи – процедура серьезная и ответственная, определяющая качество работы и срок эксплуатации аккумулятора.

Идеальным вариантом для осуществления процедуры формовки аккумуляторных батарей, является устройство для формовки аккумуляторных батарей KRONVUZ-УФА. Данное изделие разработано конструкторским отделом компании «KRONVUZ» и подходит для формовки бытовых, промышленных, автомобильных, тяговых или авиационных аккумуляторных батарей. На нашем сайте Вы можете купить KRONVUZ-УФА по выгодной цене от производителя.

Компания «KRONVUZ» является разработчиком, а также производителем различного аккумуляторного оборудования. Вы можете посетить каталог сайта компании и выбрать подходящие зарядные, разрядные, а также зарядно-разрядные устройства для аккумуляторных батарей.

Источник

Компоненты Infineon для формовки аккумуляторных элементов питания

Виктор Чистяков (г. Малоярославец)

Один из важнейших технологических процессов в производстве литий-ионных аккумуляторов – электрохимическая формовка. Infineon предлагает новые компоненты для построения систем электропитания этого процесса.

С повсеместным распространением смартфонов, планшетов, электронных игрушек, электроинструментов, персонального электрического транспорта и других устройств на электрической тяге неуклонно растет спрос на литий-ионные аккумуляторы. В связи с этим возникает потребность в наиболее эффективных технологиях производства аккумуляторных элементов, способных обеспечивать необходимую емкость при эксплуатации, а также полноценные заряд при накоплении энергии и разряд при использовании аккумуляторной батареи (АКБ).

В технологическом процессе изготовления отдельных аккумуляторных элементов финальным и наиболее ответственным этапом является электрохимическая формовка или формирование электродных пластин. От успешности процесса формовки зависит эффективность в последующем заряда/разряда и срок службы АКБ. Этот длительный и энергоемкий производственный этап значительно увеличивает затраты на производство и стоимость выпускаемых батарей.

При формовке химическая структура каждого собранного на заводе аккумуляторного элемента активизируется с помощью выполняемых большим током и с высокой точностью нескольких циклов заряда/разряда. Тщательное соблюдение технологических норм формирования пластин имеет большое влияние на срок службы, качество и стоимость АКБ.

Типы систем электроснабжения при формировании АКБ

Сегодня этап формовки АКБ считается узким местом в производственном процессе, он может длиться до нескольких дней, в зависимости от технологии производителя и химической структуры аккумуляторных элементов. Поэтому эффективным способом снижения затрат при изготовлении аккумуляторов является увеличение количества каналов для одновременного формирования элементов АКБ. Смена направления потока энергии (рециклинг энергии) позволяет попеременно выполнять в одном канале и заряд, и разряд.

На рисунке 1 представлена обобщенная блок-схема импульсного источника питания для формирования литий-ионных элементов АКБ. Схема включает три каскада. К одно- или трехфазной электрической сети подключается преобразователь AC/DC с корректором коэффициента мощности (ККМ, или PFC), далее следует гальванически развязанный по выходу (изолированный) преобразователь с понижением постоянного напряжения (DC/DC) до 12 или 24 В. Завершающим каскадом цепочки является неизолированный синхронный понижающе-повышающий DC/DC-преобразователь, который управляет током заряда/разряда отдельных АКБ.

Рис. 1. Блок-схема ИИП для формирования литий-ионных элементов

На рисунках 2, 3 и 4 представлены примеры различных типов систем формирования батарей с рециркуляцией энергии, в которых изолированный DC/DC-преобразователь обычно обслуживает несколько каналов в виде неизолированных DC/DC-преобразователей, формирующих элементы АКБ.

Традиционная схема (рисунок 2) включает в себя синхронный понижающе-повышающий импульсный преобразователь с рециркуляцией электроэнергии. Тогда как в других каскадах (с ККМ и в изолированном DC/DC) поток энергии имеет одно направление (из сети). Такой энергетический рециклинг основан на контролируемых по времени процессах зарядки/разрядки в каждом понижающе-повышающем преобразователе или в их комплекте. Возврат энергии в цикле разряда не может быть полным из-за разброса параметров аккумуляторов.

Рис. 2. Система формирования АКБ с ограниченной рециркуляцией энергии и неизолированным повышающе-понижающим выходным каскадом

Система формирования АКБ со сквозным реверсивным потоком энергии показана на рисунке 3. В отличие от традиционного подхода, в этой схеме энергия разряда может передаваться от элементов, формируемых АКБ, обратно в источник энергии через изолированный каскад DC/DC и входной каскад с ККМ. Уровень мощности заряда и разряда такой системы обычно составляет несколько киловатт.

Рис. 3. Система с двунаправленным потоком энергии (от батареи до сети переменного тока)

На рисунке 4 представлена блок-схема полуреверсивной системы формирования АКБ, которая используется на крупных предприятиях по выпуску литий-ионных элементов. Такая система мощностью 10…30 кВт обычно имеет однонаправленный трехфазный входной каскад с ККМ и несколько подключенных реверсивных изолированных каскадов DC/DC мощностью в несколько киловатт. Каждый из каскадов DC/DC имеет различные выходные напряжения для работы с синхронными понижающе-повышающими преобразователями. Рециркулируемая энергия возвращается на шину высокого напряжения (обычно +400…-400 В) через реверсивный изолированный преобразователь постоянного тока. Эта высоковольтная шина также служит интерфейсом для подключения различных нагрузок постоянного тока, накопителей электрической энергии и возобновляемых источников энергии (таких как солнечные батареи).

Рис. 4. Система с полуреверсивной высоковольтной шиной для рециркуляции энергии

Топология однонаправленных и реверсивных преобразователей с ККМ

Итак, системы формирования АКБ состоят из трех каскадов. Рассмотрим теперь схемные решения (топологию) для одного из них – преобразователя сетевого напряжения (однонаправленного или реверсивного типов) с ККМ.

Однонаправленные преобразователи

На рисунке 5 показаны преобразователи: a) однофазный, работающий в режиме непрерывной проводимости (Continuous Conduction Mode, CCM) с ККМ; б) трехфазный повышенной мощности с выпрямителем Vienna.

Топология CCM boost с ККМ часто используется в простых традиционных системах формирования АКБ. Трехфазный активный ККМ по схеме моста Виенна применяется в полуреверсивных системах формирования. Управление коммутирующими MOSFET в обеих схемах на рисунке 5 выполняет внешний контроллер.

Рис. 5. Однонаправленный каскад с ККМ: a) однофазный повышающий преобразователь CCM; б) трехфазный выпрямитель Виенна

Для эффективного преобразования энергии в качестве активного переключателя в схемах с ККМ компания Infineon рекомендует использовать CoolMOS™ 600 V серий C7 и P7. В качестве пассивного переключателя рекомендуется применять диод Шоттки CoolSiC™ 650 V G6. Минимальное падение прямого напряжения на нем, составляющее всего 1,25 В, снижает потери в проводимости каскада PFC.

В выпрямителе Vienna используют MOSFET с минимальным R_DS(on). Требуемое напряжение пробоя для выпрямительных диодов такое же, как выходное напряжение (800 В), поэтому диод Шоттки CoolSiC™ 1200 В G5 в этом случае подойдет.

Реверсивные преобразователи

В однофазных реверсивных каскадах с ККМ обычно используют двухтактные повышающие преобразователи. В зависимости от заданных требований, разработчики выбирают режимы Critical Current Mode (CrCM) или CCM.

Преобразователи, работающие в режиме CrCM, имеют четыре активных переключателя, как показано на рисунке 6a. Из них два работают на высокой частоте преобразования, и два (Q_C и Q_D) – на частоте сети электропитания. Потери энергии, обусловленные, в основном, проводимостью канала «сток-исток», можно минимизировать за счет выбора MOSFET с наименьшим значением R_DS(on). Например, можно использовать CoolMOS™ S7. В двухтактных преобразователях, работающих в режиме CrCM, рекомендуется также использовать CoolMOS™ CFD7 с быстрыми встроенными диодами и низким R_DS(on). MOSFETы этого семейства позволяют работающим в режиме CrCM преобразователям передавать относительно высокие пиковые токи в сравнении с повышающими двухтактными преобразователями, работающими в режиме CCM (рисунок 6б).

Рис. 6. Реверсивный каскадс ККМ: a) однофазный двухтактный повышающий преобразователь CrCM;
б) двухтактный повышающий преобразователь CCM

Топологии изолированных и неизолированных DC/DC-преобразователей

Изолированный однонаправленный DC/DC-преобразователь

Среди схем преобразователей уровней постоянного тока, используемых в системах формирования АКБ, широкое распространение получили представленные на рисунке 7 схемы полумостового преобразователя LLC и мостового преобразователя с переключением при нулевом уровне напряжения (Zero Voltage Switch, ZVS). После расчета резонансных цепей разработчику следует выбрать полупроводниковые компоненты. Infineon предлагает использовать здесь CoolMOS™ 600 VCF D7, P7 и C7 на стороне высокого напряжения.

Рис. 7. Типичные изолированные каскады DC/DC: a) полумостовой преобразователь LLC;
б) мостовой преобразователь ZVS со смещением фазы

На выходе преобразователя LLC необходимо применять электронные компоненты, имеющие пробивное напряжение на уровне удвоенного рабочего напряжения. Так что для выходного напряжения 12 В подойдет OptiMOS™ 5 40 V или 60 V.

Изолированный реверсивный DC/DC-преобразователь

Примерами изолированного реверсивного преобразователя могут служить преобразователь с двойным активным мостом DAB (рисунок 8а) и реверсивный мостовой преобразователь ZVS со смещением фазы (рисунок 8б). Эти решения базируются на традиционном методе ШИМ, а также ZVS на стороне высокого напряжения и ZCS (Zero Current Switch) на стороне низкого напряжения. Направление потока энергии в базовом преобразователе DAB может быть определено разностью фаз между напряжениями на первичной обмотке (V₁) и вторичной обмотке (V₂) трансформатора, как показано на рисунке 8 a). Транзисторами Q_A…Q_D и Q_E…Q_H генерируются на обмотках V₁ и V₂ прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения 50%.

Рис. 8. Реверсивные преобразователи: a) двойной активный мост (Dual Active Bridge, DAB); б) полномостовой со смещением фазы и ZVS

Неизолированный DC/DC-преобразователь

На рисунке 9 представлены две схемы неизолированных DC/DC-преобразователей с MOSFET. На основании рабочей частоты преобразователя разработчики могут выбрать наиболее подходящую серию MOSFET производства Infineon. Когда частота переключения равна или ниже 100 кГц, рекомендуется использовать низковольтные транзисторы StrongIRFET™, тогда как OptiMOS™ 5 обеспечивает меньшие потери мощности на частоте переключения выше 100 кГц. Что касается максимального напряжения MOSFET, то оно у обоих преобразователей выбирается с учетом входного напряжения в режиме зарядки.

Рис. 9. Неизолированный реверсивный преобразователь Чука (a) и неизолированный синхронный понижающе-повышающий преобразователь (б)

Рекомендации по использованию компонентов Infineon

Обеспечить высокую плотность энергии в аккумуляторах при зарядке и возврат энергии при разрядке позволяют современные системы формирования АКБ, для проектирования которых компания Infineon выпускает целый ряд диодов, транзисторов и микросхем.

В таблице 1 приведены сводные покаскадные данные о полупроводниковых компонентах Infineon для создания промышленных систем формирования АКБ.

Таблица 1. Основные серии компонентов Infineon для систем формирования АКБ

В качестве примера для систем формирования АКБ компания Infineon предлагает безмостовой преобразователь с ККМ, схема которого представлена на рисунке 10, а комплект заказных компонентов – в таблице 2.

Рис. 10. Демонстрационный преобразователь сетевого напряжения с ККМ для систем формирования АКБ на 3 кВт

Таблица 2. Основные компоненты Infineon для преобразователей с ККМ на 3 и 20 кВт

Примером реверсивного изолированного DC/DC-преобразователя является демонстрационный вариант Infineon на 3,3 кВт с режимом переключения ZVS и со смещением фазы, разработанный для использования со входной шиной HV до 400 В и с выходной шиной LV до 43 В (таблица 3).

Таблица 3. Рекомендуемые Infineon компоненты для изолированного реверсивного полномостового DC/DC-преобразователя/ZVS со смещением фазы на 3 кВт

В таблице 4 показаны лучшие в своем классе устройства Infineon в различных корпусах, подходящие для разных уровней на шине малого значения напряжения неизолированных DC/DC-преобразователей.

Таблица 4. Компоненты Infineon для неизолированных DC/DC-преобразователей

Заключение

Удовлетворять растущие потребности в качественных литий-ионных аккумуляторах помогают современные электронные компоненты. Компания Infineon предлагает технические решения и выпускает необходимые для их реализации транзисторы, диоды и интегральные микросхемы, позволяющие ускорить процесс формирования собранных АКБ с тем, чтобы обеспечить эффективный заряд/разряд в процессе длительной эксплуатации.

Являясь одним из ведущих поставщиков мощных полупроводниковых приборов для импульсных переключателей, компания Infineon предлагает весь ассортимент ключевых компонентов для каждой ступени в системе с применением аккумуляторных батарей.

Источник