Исследование оптимальных зарядных характеристик аккумулятора AMP20M1HD-A

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы всё шире применяются для питания различных БЛА. Аккумулятор - важная часть портативной радиоэлектронной аппаратуры, поскольку от его качества зависит как надёжность связи, так и продолжительность работы без подзарядки.

Для получения напряжение в 27-28В, которое используется в летательной аппаратуре, нам необходимо последовательно подключить восемь ячеек AMP20M1HD-A.

Рассмотрим, реальные получившиеся характеристики и исследуем их.

Зарядная характеристика AMP20M1HD-A падающим током 10А  представлена на графике 1.

График 1. Зарядная характеристика AMP20M1HD-A падающим током 10А

Зарядная характеристика AMP20M1HD-A,  CC/CV 20А  представлена на графике 2.

График 2. Зарядная характеристика AMP20M1HD-A, CC/CV 20А

На графике 2 можно рассмотреть этап 1. Он нужен, когда напряжение на аккумуляторе ниже установленного значения. Данный режим создан, для того, чтобы обеспечить более долгую экспуатацию аккумулятора при выходе его из заданного диапазона напряжений.

Также этап 1 используется при заряде аккумулятора при довольно низких температурах. Изначальный заряд малым током используется и для обеспечения безопасности аккумуляторной батареи при заряде. На 1 этапе заряд осуществляется номинальным током, который измеряется от номинальной емкости самого аккумулятора.

В нашем случае,  емкость аккумулятора равно 20 А/ч, и номинальный ток заряда 1 Сн, то есть 20 А; получаем одночасовой режим заряда. Такой способ заряда обычно называют ускоренным. Для нормальной работы аккумулятора номинальный ток заряда лежит в пределах 0,5 Сн, которым мы рассмотрели на графике 1, а ускоренный, как уже говорилось - 1 Сн.

График роста напряжения на аккумуляторе, представленный на графике 1, носит линейный характер. Чем выше ток, тем меньше аккумулятор наберет емкости и тем пристальней необходимо следить за нагревом, чтобы его температура не вышла за установленный производителем предел.

При большом токе заряда существенно продлевается время 2-го этапа (график 2), когда ток постепенно падает до определенного предела. Любой аккумулятор имеет внутреннее сопротивление.

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении при большом токе заряда приведет к более быстрому получению конечного зарядного напряжения. При достижении конечного напряжения заряд перейдет ко второму этапу - падающему току при постоянном напряжении.

За оставшееся время пять минут,  аккумулятор наберет; еще 0,2; 0,25 Сн, что в сумме составит не более 0,85;0,95 Сн. При более коротком режиме заряда и лимите времени зарядная емкость будет еще меньше, что мы и видим на графике 2. Ускоренный и номинальный режим заряда необходимо чередовать, особенно при заряде аккумуляторов, в которых  батареи, состоят из  нескольких последовательно соединенных ячеек. При номинальном токе заряда возрастает его продолжительность. Увеличение времени заряда способствует более лучшей балансировке аккумуляторов в батарее.

Второй этап.  Заряд при постоянном напряжении и падающем токе. Ток на данном этапе падает до определенного значения. Скажем, процесс считается завершенным при установлении тока заряда менее 0,1;0,05 Сн. Как было показано выше, продолжительность фазы падающего тока зависит от тока заряда.

Для номинального режима заряда (0,5 Сн) длится в среднем не более нескольких десятков минут, в этом случае аккумулятор набирает до 0,1;0,15 Сн. Время заряда падающим током также зависит от степени деградации аккумулятора в процессе эксплуатации (другими словами, от срока службы и количества полных циклов заряд/разряд).

Чем больше деградация, тем длиннее фаза падающего тока. Заряжать аккумулятор продолжительное время (десятки часов) при конечном напряжении не рекомендуется из-за повышенной в этом состоянии скорости деградации электродных масс. Поэтому после фазы падающего тока необходимо прекратить заряд.

Исходя из вышеизложенного,  можно сделать вывод, что для оператора, использующего данный тип аккумулятора и современное зарядное устройство, есть возможность задавать различные способы заряда.

Если время ограничено, то оператор должен заряжать способом, полученным на графике 2.

Тем самым  сокращая время заряда, более чем в 4 раза. Однако, при таком способе заряда, аккумулятор зарядится до 90%, и получит некую деградацию своей ёмкости, при дальнейшем использовании.

Если у оператора есть временные рамки более 5 часов, рекомендуется заряжать способом, показанным на графике 1. Тем самым мы минимизируем деградацию аккумулятора, и зарядим на 100% устройство.