• Начало
  • Новини
  • НЯКОИ СЪОБРАЖЕНИЯ ПРИ ИЗБОР НА ЗАРЯДНО УСТРОЙСТВО ЗА ТЯГОВИ АКУМУЛАТОРНИ БАТЕРИИ

НЯКОИ СЪОБРАЖЕНИЯ ПРИ ИЗБОР НА ЗАРЯДНО УСТРОЙСТВО ЗА ТЯГОВИ АКУМУЛАТОРНИ БАТЕРИИ

9 октомври 2019

 

НЯКОИ СЪОБРАЖЕНИЯ  ПРИ ИЗБОР НА ЗАРЯДНО УСТРОЙСТВО

ЗА ТЯГОВИ АКУМУЛАТОРНИ БАТЕРИИ

 

 

ВАРИАНТИ ПРИЛОЖЕНИЯ НА ТЯГОВИ АКУМУЛАТОРНИ БАТЕРИИ - ТАБ

N

ОБЕКТИ НА ЗАРЕЖДАНЕ БАЗИРАНИ НА ТАБ

ТИП

БАТЕРИЯ

НОМИ-НАЛНИ НАПРЕ-ЖЕНИЯ

ТИПОВА МОЩНОСТ

ПЪРВИЧЕН ЕНЕРГО-ИЗТОЧНИК

ТИП ТОКОВ КОНВЕРТОР ЗА ЗАРЯД

1

- Голфкари

- Електроскутер

- Инвалидни    

   колички

- Електро 

   велосипеди

- Тротинетки

- Детски колички

NiMH

Pb

VRLA

Li-ion

 

6 ÷ 48V

 

0,5 ÷ 5kWh

 

- AC монофазна 

   мрежа

- DC енергиен склад

Високочестотни AC-DC

или DC-DC

 

2

- Платформени 

  електрокари

- Електро-

  повдигачи

PzS;

LiFePO4

FeNi

12 ÷ 80V

 

10 ÷ 50kWh

 

AC монофазна

мрежа HH

 

- АС-DC

  монофазни и трифазни - Трансформаторно-

   диодни

- Трансформаторно-

   тиристорни

- Високочестотни

3

- Електромобили

- Електробуси

- Електрически

  катери и лодки

- Електрически

  летателни

  апарати и  

  дронове

LiFePO4

Li-ion

Супер-кондензатори

 

50 ÷ 750V

 

10 ÷ 150kWh

 

- АС мрежа НН

- DC – трамвайна или   

  тролейбусна мрежа

- Алтернативни 

  енергоизточници

- Електро енергийни 

  DC  батерийни 

  складове

- До 3kVA монофазни 

  AC-DC високочестотни

- Над 3kVA трифазни 

   инверторни

- DC-DC конвертори

 

4

- Соларни и

  ветрови OFGRID   

  системи

- Автономни 

  захранвания с 

  алтернативни

  източници

- UPS системи

- Енергийни 

  складове

OPzS

LiFePO4

12 ÷ 4000V

1 ÷ 100000kWh

 

- AC мрежа ВН и НН

- Алтернативни 

  първични

  енергоизточници

 

- DC –AC-DC

- DC-DC високочестотни

 

5

- Сервизни 

  центрове за АБ

- Съоръжения за  

  тестване и 

  рециклиране на 

  ТАБ

PzS

FeNi

2  ÷  80V

 

1 ÷ 100kWh

 

- Резистивен товар

- Захранваща АС

   мрежа

- Буферна АБ

-  AC-DC-DC-AC

   трансформаторно

   тиристорни

- DC-DC високочестотни

6

Според мобилността на зарядното устройство:

- стационарни, неподвижно закрепени зарядни точки;

- вградени в обекта ползвател на АБ;

- мобилни (транспортируеми) да зарежданата АБ;

- ръчно преносими.

7

Според конструктивното изпълнение и начин на охлаждане:

- за вграждане IP00 до IP20;

- За работа в закрити помещения IP20 до IP54;

- за работа на открито  IP65;

- за безконтактен заряд  IP68;

- с естествено, принудително въздушно, водно и маслено охлаждане;

- с охлаждане с термолули (изпарителен метод) или Пелтие елементи.

 

 

Като конструктор с 42 годишен опит в проектирането и производството на зарядни устройства за тягови батерии ще се опитам да помогна за избор на подходящо зарядно устройство спрямо конкретните потребности.

В таблицата са изброени  многобройни параметри, които трябва да се отчитат при избор на оптимално зарядно устройство за тягови акумулаторни батерии.  

 

Но да караме  подред:

  • Захранване – трифазно захранване е препоръчително, но не е налично навсякъде.
  • Трансформаторно или високочестотно конвертиране от първичния електроизточник.

Трансформаторното е по-надеждно, по-дълговечно и по- устойчиво на пренапрежения, но тежи повече и разходва с 15% повече електроенергия от високочестотното.

  • Диодно или тиристорно AC-DC токоизправяне при трансформаторен вариант.

 

 

 Диодното е по-евтино , но падащата W зарядна характеристика не е стабилизирана. Зарядът е зависим от мрежовото напрежение и през лятото батерията кипи и се презарежда, а през зимата остава недозаредена. Батерията сулфатизира за две-три години.

Препоръчително е трансформаторно тиристорно , но с каква зарядна характеристика?

 

Стабилизираната IU характеристика е прекрасна, но е най-подходяща за заряд на стационарни акумулаторни батерии. При тях времето за заряд не е ограничено.

Тягови акумулаторни батерии  при натоварен двусменен режим на работа  и соларните OFF-GRID системи са с време за заряд  в рамките на шест - осем  до десет часа. Батерията трябва да се зареди до 100% за да не сулфатизира. Необходим е бърз пълен заряд.

 

 

Вариантът с комбинирана I1U1I2U2а характеристика е класически, но най-добър е зарядът с оптимизирана по температура зарядна характеристика с пулсиращ или реверсивен ток.

 

Този режим се включва автоматично след основнят 80 процентов заряд, тоест след достигане на 2,45 - 2,5 волта на  елемент за оловно-киселинна батерия.

Като пример мога да посоча гама зарядни за тягови батерии ЕПКар, които са с характеристика осигуряваща оптимален заряден процес  според инструкцията за експлоатация на тягова акумулаторна батерия.

 

 

 

Тази характеристика допуска заряд по всяко време ежедневно без да се отчита степента на разреденост и без да се развият капачките на елементите на батериите.

 Адаптивните свойства на зарядното устройство към състоянието на зареденост, позволяват батериите да остане включена на подзаряд неограничено дълго време.

Благодарение на микро циклите заряд-разряд се извършва активна десулфатизация и изравняване на клетките на батерията без презареждане. Батерията поддържа максималния си капацитет и зареденост на 100%.

Диференцираният контрол на напрежителният градиент осигурява оптимизация на заряда според температурата на батерията с минимално газоотделяне, не допуска презаряд,  икономисва енергия и не се налага често доливане на вода.

Еднаквостта на клетките гарантира пълното им симетрично натоварване и добри динамични характеристики на електрокара.

Намаляват ремонтите поради липса на сулфатизация.

Експлоатацията и поддръжката са изключително облекчени.

Не се изисква квалифициран персонал и време за измерване контрол и наблюдение.

Живота на батерията превишава предписания от производителя.

 

Тази характеристика е изключително подходяща за алкални акумулаторни батерии защото се избягва мемори ефекта.

За един тип батерия, едно зарядно е напълно достатъчно, но при няколко вида е добре да е комбинирано  зарядно, с ампераж съобразен с най-голямата батерия.

При еднакви параметри, ако комбинираното зарядно устройство е с високочестотна комутация на енергията, то е три пъти по-малко, четири пъти по-леко, с 15% по-малък разход на енергия от трансформаторно тиристорното. Може да се вгражда в електрокара, захранва се от монофазна мрежа- тоест могат да се правят частични заряди отвсякъде, по всяко време. То е по-евтино от трансформаторните, но е с по-кратък живот (има електролитни кондензатори).

Има опция за пренастройване на зарядните характеристики. С едно устройство могат да се зареждат не само батерии различни по напрежение и капацитет, но и различни по вид и технологията-оловно киселинни с течен електролит, AGM с пропит електролит, гелови, Li-ion и LiFePO4 , алкални (никел-кадмиеви, никел метал хидрид, железно никелови).

 

 

 

 

Ако ще рециклирате стара батерия е необходимо зарядното устройство да има възможност и за двустранен обмен  на енергията , защото е доказано че с цикли заряд разряд киселинната батерия се  десулфатизира,  изравнява и възстановява капацитета си. С това устройство може да се извършва пълен капацитивен тест на всяка акумулаторна батерия.

Досега основно говорим за оловно-киселинни батерии, но литий йонните напоследък са на мода. Зарядното е добре да бъде универсално, но литиевата батерия не се зарежда както киселинните и алкалните Необходимо е приставка за контрол и управление  на заряда на всеки от елементите на батерията така наречената BMS система. Не е толкова скъпа колкото задължителна за литиевите батерии.  Как действа: Когато зареждаме с общ ток цялата батерия BMS контролира напрежението на всеки от елементите и в момента в който първият от тях достигне зададената граница на напрежение се дава команда и токът да се намалява наполовина.

Поради наличието на вътрешно съпротивление, напрежението на всеки елемент пада и заряда продължава до достигане отново зададената горна граница и така докато цялата батерия се зареди до 100%.

Опция в BMS  системите е възможноста за активно поелементно изравняване батерията. Тя става с еднакви клетки и сумарно по-голям капацитет, по-дълго живее и няма изненади в периода на експлоатация.

 

 

 

Да обобщим:

 Основни изисквания при избор на съвременно зарядно устройство за тягова батерия са:

  • да бъде със стабилизирани параметри;
  • управляемо по ток с комбинирана зарядна характеристика;
  • с пулсиращ или реверсивен ток;
  • да отчита заредеността и температурата на акумулаторната батерии;
  • да позволяват частични междинни заряди по всяко време;
  • да коригира зарядната характеристика в зависимост от температурата на акумулаторната батерия;
  • да позволява неограничен по време подзаряд .

А дали зарядното устройство ще е трансформаторно тиристорно или високочестотно решението е Ваше.

Ако няма да го разнасяте насам-натам и да го давате на съседа, а да го завещаете на внуците си, нека бъде трансформаторно.

Ако искате леко, малко, еко - високочестотно.

 

Чудесно би било зарядното да притежава и следните опции, но те струват пари:

  • да бъде универсално да зарежда различни по напрежение капацитет вид и технология акумулаторни батерии
  • да осъществява активен разряд на акумулаторната батерия с цел тест и или рециклиране
  • да осъществява рекуперация на енергията от разряда в захранващата мрежа или в буферна акумулаторна батерия
  • да притежава интерфейс за работа в компютърна мрежа
  • да бъде с дистанционен GSM контрол и управление
  • да бъде съвместимо с BMS система за поелементен или поблочен контрол
  • да работи с алтернативни първични енергоизточници
  • да зарежда електромобили-това е друга тема по която се работи активно, но по нея друг път.

 

 

Инж. Неделчо Деветаков                                                  GSM +359 895514647

e-mail: vc_convert@abv.bg